سیستم پردازش موازی یک نوع سیستم محاسباتی است که از چندین پردازنده و منبع پردازشی به صورت همزمان و هماهنگ برای انجام یک کار محاسباتی استفاده میکند. در این سیستمها، وظایف محاسباتی به چندین واحد پردازشی تقسیم میشوند و هر قسمت از وظیفه به یک پردازنده اختصاص مییابد. سپس نتایج حاصل از هر پردازش به طور همزمان و هماهنگ ترکیب میشوند تا نتیجه نهایی بدست آید.
ویژگیها و قابلیتهای اصلی سیستمهای پردازش موازی عبارتند از:
1. **افزایش سرعت پردازش**: یکی از اصلیترین مزایای استفاده از سیستمهای پردازش موازی، افزایش سرعت پردازش دادههاست. با تقسیم وظایف محاسباتی بین چندین پردازنده، سرعت انجام کار بسیار بالا میرود.
2. **افزایش قدرت محاسباتی**: این سیستمها به کاربران امکان انجام پردازشهای پیچیده و حجیم را با استفاده از قدرت پردازشی بیشتری ارائه میدهند.
3. **مقیاسپذیری**: سیستمهای پردازش موازی قابلیت مقیاسپذیری بالایی دارند و میتوانند با افزایش نیاز به پردازش، تعداد پردازندهها را افزایش داد.
4. **کارایی بالا**: به دلیل امکان استفاده همزمان از چندین پردازنده، سیستمهای پردازش موازی کارایی بالایی را ارائه میدهند و قادرند به صورت همزمان چندین وظیفه را انجام دهند.
5. **انعطافپذیری**: این سیستمها انعطافپذیری بالایی دارند و میتوانند با توجه به نیاز، تنظیمات و ساختار آنها را تغییر داد.
سیستمهای پردازش موازی در بسیاری از زمینهها از جمله علوم رایانه، علوم زیستی، تحقیقات فضایی، تحلیل دادههای بزرگ، و محاسبات عددی استفاده میشوند. این سیستمها به ارائه راه حلهای کارآمد و سریع برای مسائل پیچیده محاسباتی کمک میکنند و در بهبود کارایی و کاربردهای مختلف از جمله تحقیقات علمی، توسعه نرمافزار
کلاستر محاسباتی به گروهی از سرورها یا رایانهها اطلاق میشود که به صورت متصل به یکدیگر باشند و از یکدیگر برای انجام محاسبات استفاده کنند. این سرورها ممکن است در یک مکان فیزیکی واقع شده باشند یا در مکانهای مختلفی به هم متصل شوند.
در یک کلاستر محاسباتی، هر یک از سرورها یا رایانهها به عنوان یک “نود” شناخته میشود. این نودها از طریق یک شبکه محلی یا فضای مشترکی به هم متصل میشوند و از یک نرمافزار مدیریت کلاستر برای کنترل و هماهنگی فعالیتها استفاده میکنند.
کلاسترهای محاسباتی معمولاً برای انجام محاسبات پرسرعت و پرمقیاس استفاده میشوند. این امکان را فراهم میکنند که برنامهها یا فرایندهای پردازشی بزرگ به طور موازی بر روی چندین نود اجرا شوند، که باعث افزایش کارایی و توانایی پردازشی میشود.
کلاسترهای محاسباتی به عنوان یک راهکار ارزانتر و قابل توسعه برای پردازشهای بزرگ و پیچیده مورد استفاده قرار میگیرند. از کاربردهای کلاسترهای محاسباتی میتوان به پردازش دادههای بزرگ، تحلیل داده، شبیهسازیهای علمی، تحلیل تصویر و ویدیو، مدلسازی و شبیهسازیهای پیچیده و سایر فعالیتهای پردازشی اشاره کرد.
پردازش موازی به دلیل قابلیتها و مزایایی که ارائه میدهد، در زمینههای مختلفی کاربرد دارد. برخی از کاربردهای اصلی پردازش موازی عبارتند از:
1. **پردازش دادههای بزرگ**: در علوم داده و انتقال دادههای بزرگ، پردازش موازی به دلیل قابلیت تقسیم کردن مسائل به بخشهای کوچکتر و انجام آنها همزمان توسط منابع مختلف، بسیار مؤثر است.
2. **شبیهسازیهای علمی**: در شبیهسازیهای پیچیده در زمینههای علوم مختلف مانند فیزیک، شیمی، بیولوژی و مهندسی، پردازش موازی به دلیل نیاز به محاسبات پرسرعت و مقیاسپذیری بالا بسیار مورد استفاده قرار میگیرد.
3. **پردازش تصویر و ویدیو**: در برنامهها و سیستمهایی که نیاز به پردازش تصاویر با رزولوشن بالا یا پردازش ویدیوهای با فریم بسیار بالا دارند، پردازش موازی میتواند بهبود قابل توجهی در کارایی داشته باشد.
4. **تحلیل دادههای بزرگ**: در زمینههای مختلفی مانند تحلیل مالی، مدیریت منابع انسانی، تحلیل بازار، تحلیل رفتار مشتری و سایر حوزهها، پردازش موازی برای تحلیل دادههای بزرگ و پیچیده بسیار کارآمد است.
5. **مدلسازی و شبیهسازی سیستمهای پیچیده**: در زمینههایی مانند مدلسازی اقتصادی، مدلسازی ترافیک شهری، مدلسازی اکوسیستمها و سایر حوزهها، پردازش موازی برای ایجاد و اجرای مدلهای پیچیده و شبیهسازیهای دقیق مورد استفاده قرار میگیرد.
6. **آموزش مدلهای یادگیری عمیق**: در حوزه یادگیری عمیق و هوش مصنوعی، آموزش مدلهای پیچیده به دلیل حجم بالا و تعداد زیاد دادهها، نیاز به پردازش موازی دارد.
این تنها چند مثال از کاربردهای پردازش موازی هستند و در واقعیت، این روش در بسیاری از صنایع و حوزههای کاربردی بهبود کارایی و کارآیی را فراهم میکند.
پردازش موازی یک روش پردازشی است که در آن یک مسئله بزرگ به چندین زیرمسئله کوچکتر تقسیم میشود و هر یک از این زیرمسائل به طور موازی و همزمان توسط چندین منبع پردازشی حل میشود. این روش برای افزایش سرعت و کارآیی در پردازش دادههای بزرگ بسیار مفید است.
برای فهم بهتر، بیایید یک مثال ساده را در نظر بگیریم. فرض کنید که میخواهید یک کتاب را ترجمه کنید. اگر این کار را به تنهایی انجام دهید، این ممکن است زمانبر باشد. اما اگر دوستانتان را دعوت کنید تا هر کدام یک بخش از کتاب را ترجمه کنند، زمان ترجمه به شدت کاهش خواهد یافت. در اینجا هر فرد به طور موازی و مستقل از سایرین بخش خود را ترجمه میکند و سپس نتایج ترجمهها با هم ترکیب میشوند.
در پردازش موازی، همان اصلی به کار میرود. مسئله بزرگ تقسیم میشود و هر زیرمسئله توسط یک منبع پردازشی مخصوص به طور موازی حل میشود. این روش به کار میرود در:
1. **پردازش دادههای بزرگ**: زمانی که دادهها بسیار بزرگ هستند و نیاز به پردازش موازی دارند تا زمان پردازش آنها کاهش یابد.
2. **شبیهسازیهای پیچیده**: مانند شبیهسازیهای هواشناسی، تحلیل دینامیک سیالات و مکانیک سیالات که نیاز به پردازش موازی دارند.
3. **پردازش تصویر و ویدیو**: برای پردازش تصاویر با رزولوشن بالا، تحلیل تصاویر پزشکی و پردازش ویدیوهای با فریم بسیار بالا.
از مزایای پردازش موازی میتوان به افزایش سرعت پردازش، بهبود کارآیی، کاهش زمان پاسخدهی و افزایش قابلیت مقیاسپذیری اشاره کرد. اما به منظور استفاده موثر از پردازش موازی، نیاز به مدیریت منابع و هماهنگی صحیح زیرساختها و برنامهها است.
پردازش موازی دانشگاه شریف، یک سامانه پردازش سریع (HPC) و سیستم محاسباتی عظیم با کارایی بالاست که در مرکز فناوری اطلاعات و ارتباطات (ICTC) دانشگاه شریف واقع شده است. این سیستم دارای بیش از 1000 گره محاسباتی میباشد که توسط یک شبکه پر سرعت به یکدیگر متصل شدهاند. کلمات کلیدی مرتبط: مرکز محاسبات سریع دانشگاه شریف، مرکز پردازش سریع دانشگاه صنعتی شریف، مرکز محاسبات سنگین دانشگاه شریف، خدمات پردازش موازی دانشگاه شریف
تعرفه خدمات پردازش موازی دانشگاه شریف
تعرفه خدمات پردازش موازی دانشگاه شریف بر اساس عواملی مانند نوع پردازنده، مقدار حافظه، زمان استفاده و سایر امکانات مورد نیاز کاربر محاسبه میشود.
نحوه سفارش پردازش موازی دانشگاه شریف
برای سفارش پردازش موازی دانشگاه شریف، ابتدا باید به سایت مرکز فناوری اطلاعات و ارتباطات دانشگاه شریف مراجعه و ثبت نام کنید. پس از ثبت نام، با مراجعه به سامانه HPC دانشگاه، میتوانید درخواست خود را برای استفاده از پردازش موازی ثبت نمایید. پس از ثبت درخواست، کارشناسان مرکز فناوری اطلاعات و ارتباطات دانشگاه شریف درخواست شما را بررسی و در صورت تایید، اعتبار لازم را به حساب کاربری شما در سامانه HPC واریز خواهند کرد. با دریافت اعتبار، میتوانید از خدمات مرکز محاسبات سنگین دانشگاه شریف استفاده کنید. برای این کار، میبایست نرمافزار مدیریت پردازش موازی (HPC Manager) را بر روی کامپیوتر خود نصب کنید. با استفاده از این نرمافزار، میتوانید به پردازش موازی متصل شوید و پروژه یا تحقیقات خود را اجرا نمایید.
مزایای استفاده از سرورهای محاسباتی شریف
برخی از محاسبات به قدری پیچیده هستند که نمیتوان برای پردازش آنها از کامپیوترهای معمولی استفاده کرد. موسسات علمی و پژوهشی برای شبیهسازی آزمایشات خود و پردازش اطلاعات از ابر کامپیوترها استفاده میکنند. این تجهیزات از هزاران واحد پردازش تشکیل شدهاند و توانایایی پردازش پیچیدهترین دادهها را دارند. از معمولترین کاربردهای پردازش موازیها، میتوان به مسائل فیزیک کوانتوم، پیشبینی هواشناسی، مدلسازی مولکولی، شبیهسازی هواپیما، شبیهسازی انفجار سلاحهای هستهای و… اشاره کرد.
شبیهسازی آزمایشات و پردازش دادههای پیچیده، تنها با استفاده از ابر کامپیوترها امکانپذیر است.
خدمات پردازش موازی دانشگاه شریف
خدمات پردازش موازی دانشگاه شریف به طور اختصار شامل موارد زیر میشود.
ماشین مجازی کارا
ماشین مجازی کارا یک سرویس ابری ارائه شده توسط پردازش موازی دانشگاه شریف است که به کاربران امکان میدهد یک ماشین مجازی با دسترسی کامل مدیر در اختیار داشته باشند. این ماشین مجازی میتواند برای انجام طیف وسیعی از کارها از جمله پردازش دادههای سنگین، توسعه نرمافزار، انجام محاسبات علمی و مهندسی مورد استفاده قرار گیرد.
کاربردها
پردازش دادههای سنگین
انجام محاسبات علمی و مهندسی
توسعه نرمافزار
شبیهسازی
هوش مصنوعی
یادگیری ماشین
ویژگیهای ماشین مجازی کارا
دسترسی کامل مدیر: کاربر، کنترل کاملی بر ماشین مجازی خود دارد و میتواند هرگونه تغییری در سیستمعامل، نرمافزارها و تنظیمات آن ایجاد کند.
انتخاب سیستمعامل: کاربر میتواند بر اساس نیاز خود یکی از سیستمعاملهای ویندوز، لینوکس و یونیکس، را انتخاب نماید.
قابلیت نصب نرمافزارها: در صورت نیاز کاربر میتواند نرمافزارهای خود را بر روی ماشین مجازی نصب کند.
دسترسی از راه دور: ماشین مجازی در هر نقطه از جهان در دسترس است و محدودیت جغرافیایی ندارد.
ثبت سفارش بر اساس نیازمندی منابع: کاربر میتواند بر اساس نیاز خود، تعداد هستههای پردازشی، میزان حافظه اصلی و نوع کارت گرافیکی را انتخاب کند.
ماشین مجازی کارا میتواند برای پردازش دادههای سنگین، توسعه نرمافزار، انجام محاسبات علمی مورد استفاده قرار گیرد.
شرایط و ضوابط استفاده
حداقل زمان سفارش برای ماشین مجازی کارا 3 روز است.
زمان آمادهسازی ماشین مجازی کارا بین 4 تا 10 ساعت است.
سرعت اینترنت ارائه شده بر روی ماشین مجازی کارا 8 مگابیت بر ثانیه است.
دادههای ماشین مجازی کارا حداکثر تا 2 روز پس از اتمام سرویس در دسترس خواهد بود.
در صورت قطعی سرویس از سوی مرکز پردازش سریع، زمان سرویس به کاربر تعلق میگیرد.
خدمات مبتنی بر کلاستر پردازش موازی دانشگاه شریف
مرکز پردازش سریع دانشگاه صنعتی شریف، بستری یکپارچه مبتنی بر کلاستر پردازشی بر اساس سیستمعامل لینوکس را برای سرویسدهی به کاربران فراهم نموده است. این خدمات گزینه مناسبی برای کاربرانی هستند که به منابع پردازشی با هزینههای پایین و انعطافپذیری بالا نیاز دارند.
ارسال کار پردازشی: کاربران میتوانند از طریق پرتال به صورت برخط، حساب کاربری ایجاد کرده و کارهای خود را برای اجرا به زمانبند کلاستر ارسال نمایند.
نحوه اجرای کارهای پردازشی: کارهای پردازشی ارسالی بر اساس زمان درخواست، به صورت اولویتبندی اول درخواست – اول اجرا، اجرا میگردند. بدیهی است که در بازههای زمانی خاص، امکان تشکیل صف برای اجرای کارها وجود دارد.
مزایای خدمات مبتنی بر کلاستر پردازش موازی دانشگاه شریف
هزینهی پایین: هزینههای استفاده از خدمات مبتنی بر کلاستر پردازش موازی دانشگاه شریف نسبت به سایر روشهای دسترسی به منابع پردازشی، پایینتر است.
دسترسی آسان: کاربران میتوانند از طریق پرتال به صورت برخط، اکانت خود را ساخته و کارهای خود را به زمانبند کلاستر ارسال نمایند.
انعطافپذیری بالا: کاربران میتوانند با توجه به نیاز خود، منابع پردازشی مورد نیاز را درخواست دهند.
کلاستر پردازش موازی دانشگاه شریف نسبت به سایر روشهای دسترسی به منابع پردازشی، هزینه پایینتری دارد.
خدمات داده پردازش موازی دانشگاه شریف
مرکز خدمات پردازش موازی دانشگاه شریف مجموعهای از دادههای گردآوریشده در حوزه هوش مصنوعی را به صورت رایگان در اختیار کاربران خود قرار میدهد. این دادهها شامل طیف وسیعی از دادههای تصویری، صوتی، متنی و… هستند. از این دادهها در زمینههای مختلف هوش مصنوعی از جمله یادگیری ماشین، پردازش زبان طبیعی، بینایی ماشین و یادگیری عمیق استفاده میشود. به عنوان مثال، میتوان از این دادهها برای آموزش مدلهای تشخیص چهره، ترجمه ماشینی، تشخیص اشیا و تشخیص بیماریها استفاده کرد.
خدمات داده پردازش موازی دانشگاه شریف منبع ارزشمندی برای دانشجویان، پژوهشگران و استادان است و میتواند به انجام تحقیقات و پروژههای هوش مصنوعی کمک کند. این خدمات با ارائه طیف وسیعی از دادههای با کیفیت بالا و دسترسی آسان، امکان انجام تحقیقات و توسعههای نوآورانه در حوزه هوش مصنوعی را فراهم میکند.
خدمات پردازش موازی دانشگاه شریف گزینه مناسبی برای کاربرانی هستند که به منابع پردازشی با هزینهی پایین نیاز دارند.
خدمت همپژوهی شریف (Colab)
خدمت همپژوهی مرکز محاسبات سریع دانشگاه شریف یا Colab یک سرویس پردازش موازی آنلاین قدرتمند است که میتواند برای طیف گستردهای از کاربردها از جمله یادگیری ماشین، پردازش تصویر و پردازش داده استفاده شود. این سرویس با ارائه امکاناتی نظیر اجرای کدها بهصورت آنلاین، پشتیبانی از پردازنده و پردازشگر گرافیکی، فراخوانی و ارسال کدها از گیت هاب و گوگل درایو و اجرای کدها در پسزمینه، دسترسی آسان و سریع و… را برای کاربران فراهم میآورد. این سرویس به کاربران کمک میکند تا کدهای خود را بهصورت آنلاین نوشته و اجرا نمایند. کولب از پردازنده و پردازشگر گرافیکی برای پردازش کدهای کاربران استفاده میکند. همچنین، میتواند کدها را از گیت هاب و گوگل درایو فراخوانی یا به آنها ارسال نماید.
کولب پردازش موازی دانشگاه شریف در دو نسخه رایگان و پرو ارائه میشود. در نسخه رایگان، دسترسی کاربران به منابع محدودتر است. این منابع شامل پردازنده، حافظه اصلی، دیسک و پردازنده گرافیکی میشوند. در نسخه پرو، کاربران به منابع بیشتری دسترسی دارند.
امکان اجرای کدها بهصورت آنلاین: کاربران میتوانند بدون نیاز به نصب نرمافزارهای خاص، کدهای خود را بهصورت آنلاین نوشته و اجرا نمایند.
پشتیبانی از پردازنده و پردازشگر گرافیکی: کولب از چندین پردازنده منطقی و گرافیکی برای پردازش کدهای کاربران استفاده میکند. این قابلیت امکان اجرای کدهای سنگین و پیچیده را فراهم میسازد. استفاده از پردازشگر گرافیکی، سرعت اجرای کدها را بهطور قابلتوجهی افزایش میدهد.
امکان فراخوانی و ارسال کدها از گیت هاب و گوگل درایو: کولب میتواند کدها را از گیت هاب و گوگل درایو فراخوانی یا به آنها ارسال نماید.
امکان اجرای کدها در پسزمینه: در نسخه پرو کولب، امکان اجرای کدها در پسزمینه فراهم شده است. این قابلیت امکان اجرای کدها بدون نیاز به حضور مداوم کاربر را فراهم میکند.
ثبت سفارش نسخه پرو
برای ثبت سفارش نسخه پرو، ابتدا میبایست یک حساب کاربری در قسمت ماشین مجازی کارا ایجاد و فعال کنید و پس از ورود، در قسمت ثبت سفارش، نوع سیستمعامل کولب و سایر سختافزارهای مدنظر را انتخاب نمایید. اطلاعات ورود پس از آمادهسازی در اختیار کاربر قرار خواهد گرفت.
در نسخه کولب پردازش موازی دانشگاه شریف پرو، کاربران به منابع بیشتری دسترسی دارند.
در خواست ابر رایانه شبیه سازان امیرکبیر
سرور پردازش موازی یک محیط محاسباتی قوی است که از قدرت پردازش چندین رایانه بهم پیوسته بهره میبرد. این نوع سرور و مجموعهای از سختافزار معروف به «خوشه»، قدرت پردازش همه اجزا را با هم یکی میکند تا به یک قدرت محاسباتی نیرومند تبدیل شود. یک خوشه معمولاً شامل دو یا چند رایانه یا «گره» است.