Linux-Cluster mit Raspberry Pi. Dr. René Richter Sächsische Studienakademie Dresden

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1 Linux-Cluster mit Raspberry Pi Dr. René Richter Sächsische Studienakademie Dresden Lange Nacht der Wissenschaften 2013

2 Moore s Law Moore s Law (1965) Transistorzahl pro Chip verdoppelt sich aller Monate Taktfrequenz... Andy Groove, Robert Noyce, Gordon Moore (1978) Free Lunch Gordon [Moore] gives, Bill [Gates] takes away. Free Lunch Is Over The Free Lunch Is Over Dr. Dobb s Journal, 30(3), March 2005 Herb Sutter ISO C++ Standard Komitee

3 Amdahl s Law Parallelverarbeitung sequenziell: t s =1=s + p parallel: t p = s + p/n Amdahl s Law (1967) Beschleunigung t s /t p =1/(s + p/n) Amdahl s Law Kommunikation: Synchronisation + Datenaustausch t s /t p =1/(s + p/n + n k) Beschleunigung./. Prozessorzahl

4 OpenMP Open MP #define N int main() { int i, a[n]; //... #pragma omp parallel for for (i = 0; i < N; i++) { a[i]= 2 * i; } } Shared Memory Multi-Processing nutzt mehrere CPUs GPGPU General Purpose GPU Programming Compute Unified Device Architecture ATI Stream Open CL

5 GPGPU Massiv-parallele Verarbeitung OpenMPI Open MPI Message Passing Interface Verteiltes System Kommunikation über TCP/IP-Netz:

6 OpenMPI Grundwissen Informatiker Verteilte Systeme Netze: TCP/IP Socket-Programmierung Kryptographie passwortlose SSH-Verbindung Public-Key-Kryptographie RSA-Verschlüsselung OpenMPI -----BEGIN RSA PRIVATE KEY----- MIIEpQIBAAKCAQEA1KRrgBpph8Rik0C0vY9VnNCRFNAnYbV0L18Olxjs6JdW7ukx 9XyWVejcgRmK8h2Tq92zNJ6Rgv2e3b0x5F1qfphAl2n2cRGMVK7wpjWbZvW258rD SRrJ23FBofFezm9OavC0wvdy9jmhiWIAnFmzqmFpIL1H7WqVMlIPJAGxSnejczZT TGirISMYGTLIT8PfPk8DnwttzSHfkHVeaOnISvsXHyfbAzIyvUGnCJSjcX2G+4vv u7iwev1vwzjk+c44j5em2bpknczuahoqnasumurzqpf0pjx0d1pde+scmqliffzs z0wvriyyzuyeoomfjlsecvtm5aovmt6tskwktwidaqabaoibaqchyasjoy0/cdru ZgrsiR5Luao04xW/qqQvKMkEQBVNPFVXxFZPYiPgzGHfO+Dvpw8GpB7dSHuCN3D2 4eaq6yLLOKoe/JKviCmdHMgQOh8XnSb3Smus1oZf1SqhLShcLBd0FI4xdxPVWfnT mvailkxdu0mqwhi6qnp+cco9lwph6tvv0esgy/6qibhbufnsir4uwwajnufiqlgk WtVI5Z3Mv5oWeSgp+EuJ2vdysuRUbyUTFSDUZbnL+HRHlUDHzXVgfM1S/j22QbrS UvW9gfgiVoE1Cd4zAfmZzAfHBtte15mLs2w5KxI/rpzyFkB8qHcM5xH7w5qVj1fs RgRypW8ZAoGBAPtczASrOomUCuc5XeoMuyjwhYIJlDpaum7tHZ2IC1R3+U2Kyurf 3j+6jgPId7HcEBTrat4iqx5Bcjl+BXm72n3HPmNjBFT2kBqD35Q1Yu8Ie9mwRdM2 UobYyTxbW8bf1McLoGiAlihaRJM9FsWJwR+hbXjYPCQYmioqnOBGARL9AoGBANiQ vp1hwjchghviy+vz5cmfgyend9wmlvielptuhthr66cym8pb17divgknhqqrxwx5 j9gx7dxeogvot5+ewvzqkipcnf3bvjqglx1c6hr3few/ktd2devpcf99uokgq3uc 6DVULn9h80WtApVITxJJBOw285iGiT9KWlNlcqTDAoGBAOGYmJb8Is6Fav+5cft0 r6l/rsnxe4ygd0etwo4gwqjubvc8qqbqkesigqeom7csnfbylzkgpppdo0pmqhfo rltetk8e+c1vgwjixxaalg+ymqd22erhnexgtt2p1r/5ldulkm2b0skmuxm4wa6z Avxjgn/5+oge+IYttpxm1+H1AoGBAMQNHRKayNnOAx1ZiCQGSCAypVVqDP72bi9v 8gdF8vwbiF8FCnWCb8erkz/caDsdcVr8tvS4jO2lqctdaB+PkU1FGVdvZNTG2GQQ WTaTOJ8eofh4gVadXhOFqLBrXzdkpszKCe8lO0bEJJgiDKGaKULzaYpyIMommR77 r5op1krdaogadxtctzdqrz3jljuuhmeveqlzusain4tkklzptqxiskgqncc0ivtz 9xip0enW9YMdhX/mMa5EqcPikdGjWpuMqWWqO9nrB5kSMPLZ9l3hURywTHyKktOi VBMXDN+W9jLNyNdPnwLBLDRW0QdIBnPD9XcCF8qo+HN1j9fogtIOLOU= -----END RSA PRIVATE KEY-----

7 Supercomputer University of Southampton (Sept 2012) Prof. Simon Cox et al. 64 Raspberry Pi + Lego < 5000 britische Pfund Stromverbrauch 13 A Raspberry Pi Raspberry Pi Einplatinenrechner ARM 700 Mhz 0,175 Giga-Flops 2GB SD-Karte Raspian Linux als Bastelrechner konzipiert

8 Raspberry Pi Eigenbau μpi 3 Raspberry Pi + Lego < 150 EUR Anleitung: Uni Southampton Raspberry Pi Schema

9 Quellen / weiterführende Informationen: Lange Nacht der Wissenschaften 2013