工作站机群概要

4.1.2 　工作站机群COW概要

工作站机群COW（Cluster of Workstation）简称机群，是利用高速通用网络将一组高性能工作站（或高档PC机），按某种拓扑结构连接起来，并在并行程序设计以及可视化人机交互集成开发环境支持下，进行统一调度、协调处理、实现高性能计算的并行处理系统，且COW的每个结点上都有完整的操作系统。从系统结构和结点间通信方式来看，COW属于分布式存储的MIMD并行计算机结构，它主要利用消息传递方式实现各主机之间的通信，由建立在一般操作系统之上的并行编程环境完成系统的资源管理及相互协作，同时也屏蔽工作站及网络的异构性。因此，对程序员和用户来说，机群系统是一个整体的并行处理系统。同时，机群系统中的主机和网络可以是同构的，也可以是异构的。机群的一般系统结构，如图4.1所示。

图4.1　机群COW 的一般系统结构示意图

机群系统中，各工作站的每台处理机都有自己的存储器和I/O设备。其基本架构如图4.2所示。

机群系统，具有如下重要基本特点：

（1）环境适应性强，系统开发周期短。开发的重点在通信和并行编程环境上；它既不用重新研制计算节点，又不用重新设计操作系统和编译系统，这就节省了大量的研制时间。

（2）系统鲁棒性好，用户投资风险小。机群系统不仅是一个并行处理系统，它的每个节点同时也是一台独立的工作站，即使整个系统对某些应用问题并行效率不高，它的结点仍然可以作为单个工作站使用。

（3）系统性价比好，系统开发成本低。传统巨型机或大规模并行处理机（MPP）因其为小批量生产，故其成本与售价都比较昂贵，往往需要几百万到上千万美元。而工作站（或高档PC机）属于大批量生产，故其成本与售价自然较低。

（4）系统利用率高，系统资源节省好。它可以充分利用现有设备，故单从使用效率上看，机群系统的资源利用率也比单机系统要高得多。

图4.2　机群COW中各工作站的基本架构示意图

（5）系统易延展性好，系统可扩充性强。从规模上说，机群系统大多使用通用网络，系统扩展容易；从性能上说，对大多数中、粗粒度的并行应用都有较高的效率。

（6）资源重用度高，编程纠集简便。机群系统中，程序的并行化只是在原有串行环境中插入相应的通信原语，对串行程序只需做并不很多的修改。

鉴于分布并行算法的广泛性和主流性，故本节将并行凸壳算法创新视野进一步定位于分布并行凸壳算法创新研究。

正因为如此，作者不停顿地把凸壳算法同构化创新研究的视野从串行凸壳算法的同构化研究与创新，推进到并行凸壳算法的同构化研究与创新，并着重于机群并行凸壳算法创新探索。