Компьютерные кластеры с быстрым аппаратным выполнением синхронизации сообщений и распределенных вычислений сетевыми средствами

Предложены сетевая структура и методы быстрого взаимодействия компьютеров в новом виде распределенного составного кластера. Составной кластер организован иерархически и состоит из группы простых кластеров, один из которых выдает задания простым кластерам. Простые кластеры выполняют задания синхронно и асинхронно. В простом кластере группа процессоров также действует синхронно или асинхронно, применяя быструю барьерную синхронизацию. Действиями компьютеров простого кластера управляет ведущий компьютер — лидер. Отмечено, что в составном кластере быстро выполняются: процессы синхронизации передаваемых сообщений, процессы разрешения конфликтов доступа компьютеров к сетевым инструментам, распределенные логические операции, распределенное определение max и min, распределенные операции сложения и вычитания. Показано, что эти операции не требуют задержки сообщений для выполнения, продолжительность операций не зависит от числа компьютеров кластера, участвующих в них. Для этого компьютеры отправляют сообщения одновременно, создавая групповое сообщение, в котором одноименные биты объединяются во времени. Ускорение указанных выше распределенных вычислений и синхронизации достигается при интенсивном обращении компьютеров к сети кластера, что отличает предлагаемые решения от сложившейся практики применения компьютерной сети. Указано, что предложенные операции позволяют создавать более быстрые алгоритмы для решения задач реального времени, в том числе для задач управления работой кластера.