Universität Kaiserslautern

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1 Universität Kaiserslautern und Vektorrechner VP xx VSP/ I VPxxx Das Ergebnis einer Kooperation

2 HW/SW-Architektur VP2000 Systemkopplung 7.5xx 7.5xx 7.5xx VSP/I VPxxx 7.5xx 7.5xx Programmentwicklung Eine Konfiguration für Spitzenleistung: 40 Mips, 300 MFLOPS Paralleler Kopplungsbetrieb Übertragungsrate im heterogenen File-Transfer: 500 KB/sec Programmausführung Dialogähnliches Arbeiten durch techn./wissensch. Transaktionsbetrieb Mehrere Programm-Entwicklungs-Server möglich

3 Programmentwicklung und -Ausführung LINK LINK LOAD LOAD EXECUTE EXECUTE FORTRAN FORTRAN SKALAR SKALAR AID AID Bibliotheken Bibliotheken FORTRAN FORTRAN VP VP VECTUNE VECTUNE FORTUNE FORTUNE COPY2000 COPY2000 VSP/I VSP/I Bibliotheken Bibliotheken LINK LINK LOAD LOAD EXECUTE EXECUTE Optimal unterstützte Programmierung: Entwicklung mit dem FORTRAN77-Skalarsystem Testen mit AID Hochoptimierung mit VECTUNE/FORTUNE Erzeugung von Vektorobjekten mit FORTRAN77/VP Objekt-Transfer und Daten-Transfer mit /COPY2000 Hochvektorisierte Ausführung auf dem Vektorrechner. Alle Vorgänge unter systemunabhängiger Einschalung mittels.

4 Die logischen Komponenten COPY2000 FORTRANSystem DATA2000 HSI*,7 5xx HSI*,7 5xx gemeinsameplatte Platte Gemeinsame HSI*,VPxxx I/O-System HSI*,VPxxx VSP/I * HW/SWInterface Ausgewogene hochparallele Architektur: Betriebssystemunabhängige Benutzeroberfläche Job-Entry/-Exit-Facility Job-Transfer Rücktransfer der Outputs COPY2000 Dateitransfer zwischen beiden Systemen DATA2000 Basisbedienung der VSP/I-Platte FORTRAN-System Programmerstellung, Test, Ausführung, Optimierung im, Erzeugung von Objekten für VSP/I FORTRAN-Compiler skalar/vektoriell FORTUNE/VECTUNE Optimierung im AID Debugging, Dump, Trace SSLII Wissenschaftliche Unterprogramm-Sammlung

5 Das Zusammenwirken der Komponenten COPY2000 Domain User FORTRANSystem User COPY2000 DATA2000 JEFDATA USERDATA COPYDATA Gemeinsame Platten I/O-System VSP/I Domain User User User FITC Hohe Effizienz durch»prescheduling«von Vektor-Jobs durch Hoher Parallelisierungsgrad durch Benutzung von FITC (Fast Inter Task Communication im ) Hohe Sicherheit durch Trennung von Verwaltung und Nutzleistung JES

6 VP2000-Überblick Technik Die folgenden Abschnitte sollen einen knappen ÜberDie Realisierung von VP2000 blick über COUPLE2000 gliederte sich in 2 Teile: und FORTRAN 77 geben: Kopplung des Vektorprozessors mit dem Betriebssystem VSP/l an ein -System in einem heterogenen Verbund, einschließlich dem UserZugang über SDF-Schnittstellen (, COPY2000,, zusammengefasst unter dem Schlagwort: COUPLE2000) Portierung des FORTRAN77-Systems in das. Es besteht aus den beiden Compilern FORTRAN77 und FORTRAN77/VP, den dazugehörigen LaufzeitSystemen, den wissenschaftlichen Bibliotheken SSL II und SSL II/VP, den Optimierungs-Utilities FORTUNE und VECTUNE sowie einem AID-Anschluss zum Skalartest im (zusammengefasst unter dem Schlagwort: FORTRAN77) COUPLE 2000: Die beiden Systeme VSP/I und werden über gemeinsame ('shared-') Plattenlaufwerke vom Typ 3848/3480 gekoppelt, welche originale Platten im Sinne des VSP/l-DateiManagements sind. Vom jedoch werden diese Geräte nicht vom DMS betrieben, sondern von dem Server-Prozess DATA2000, der die Platten über die -Zugriffsmethode ADAM anspricht (Grund: VSP/l- und -Plattenformate sind nicht kompatibel). Eine Protokollebene höher angesiedelt sind die Komponenten als und VSP/I-Server. Zusammen dienen sie als JobEntry/-Exit-System zum Erzeugen von VSP/l-Jobs, zum Transfer der Listings, zur Submittierung von VSP/l-Kommandos u.ä., jeweils vom aus. Beide kommunizieren miteinander über eine VSP/IDatei auf einer beiden Systemen gemeinsamen Platte. COPY2000 als Server zur Kopie kompletter VSP/I-Dateien der verschiedensten Formate von oder zum - vorausgesetzt, sie liegen auf einer gemeinsamen Platte. Aus Sicherheitsgründen werden zum Transfer der einzelnen Dateien userspezifische Subtasks erzeugt, die wiederum über im VSP/I userspezifische Subtasks erzeugen. Diese zusammengehörigen Subtasks halten die entsprechende VSP/l-Datei während des Transfers offen, ggf. wird sie neu angelegt. Daneben erlaubt dieser Mechanismus u.a. die automatische Uberprüfung der Zugriffsberechtigung. -seitig erfolgt kein Zugriff auf VSP/I-Systemtabellen oder -Kataloge. Der Transfer erfolgt in der -Datei satzweise-, in der VSP/l-Datei spurweise. Ähnlich wie bei dient eine feste Datei auf einer gemeinsamen Platte der Kommunikation. Die höchste Protokollschicht wird von dargestellt, einer Schnittstelle zum Aufruf der - und COPY2000-Dienstleistungen. ln den jeweiligen lmplementierungsprozeduren sorgen SchnittsteIIen-Programme für die ProtokollAnpassung und den Aufruf der Server. Neben BasisKommandos wie CALLVECTOR-PROGRAM und TRANSFER-VECTORFILE gibt es eine Vielzahl anderer Kommandos zur Benutzung von COUPLE2000. Allen drei Protokollschichten gemeinsam ist die Verwendung von FITC (Fast Inter Task Communication) zur internen Kommunikation.

7 FORTRAN 77: Bei der Migration der Compiler FORTRAN77 und FORTRAN77/VP sowie des dazugehörigen Umfeldes wurde großes Gewicht dar- auf gelegt, dass die erzeugten Werkzeuge soweit als möglich ohne VP auskommen, d.h. Übersetzen der Quellen im Binden der Objekte im entweder für den Ablauf im oder für den Ablauf im VSP/l Testen im mittels AID-Anschluss. Optimierung der FORTRAN77-QueIIen im hinsichtlich skalarem und vektoriellem Ablauf (FORTUNE, VECTUNE) Lediglich der Start eines Vektorprogramms im VSP/I erfordert den Transfer des im vorgebundenen Objektmoduls zum VSP/I, wobei die Wandlung des -Objektmodul-Formates in das entsprechende VSP/l-Format im in einem Vorlauf erfolgt. Laufzeit- und SSL ll-system werden im VSP/I nachgebunden. Das Compile-LinkGo-Umfeld - voll integriert in die -PLAMSchnittstelle (Quellen, Modulen. Listings u.ä.) - wird vom Anwender über aufgerufen, wie z.b. COMPILE-FORTRAN-SOURCE LINK-{VECTOR F77}-PROGRAM {CALL ENTER}-VECTOR-PROGRAM OPTIMlZE-VECTOR-FORTRAN-SOURCE Die System-Codes, die das VSP/I bei abnormaler Programmbeendigung ausgibt, sind in ausführlicher Form in das Meldungswesen integriert. Damit wurde die OnlineFehleranalyse wesentlich erleichtert. Kennzahlen Partner: Regionales Hochschulrechenzentrum Kaiserslautern Siemens AG, München Start: Ende: Entwickelte LOC: Migrierte LOC: (MSP nach ) Aufwand: FORTRAN-System Kopplungs-System Qualitäts-Sicherung und Projektmanagement Gesamt-Aufwand: Millionen 20 MJ 20 MJ 15 MJ 55 MJ

8 Eine Anwendung Simulationen ersetzen Experimente: Als alternativer Brennstoff gewinnt Wasserstoff gegenüber fossilen Energieträgern zunehmend an Bedeutung. Das Gemisch aus Wasserstoff und Sauerstoff ist jedoch hochexplosiv (Knaligas), sodaß vor einer breiten Einführung der Wasserstoff-Technologie umfangreiche sicherheitstechnische Fragen zu klären sind. Insbesondere muß untersucht werden, unter welchen Umständen eine Detonation des Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisches erfolgt und in welcher Weise sie verläuft. Die Simulation des Explosionsgeschehens unter verschiedenen Bedingungen auf dem VP100 hat gute Übereinstimmung mit den Ergebnissen aus Laborversuchen ergeben. Durch die hohe Rechengeschwindigkeit des VP100 können solche Simulationen ein wesentlich breiteres Spektrum von Versuchsbedingungen abdecken, als dies in realen Experimenten möglich wäre.

9 Der Superrechner wird genutzt Durchschnittliche Auslastung Jan. Feb. März Apr. Mai Juni Juli Aug. Sep. Okt. Auslastungsprofile Januar 1988 bis Dezember 1988 (%-Anteil der VU-Zeit an der gesamten CPU-Zeit auf dem VP Hohe Auslastung: Hoher Vektorisierungsgrad Durchschnittliche Auslastung der Vektor-Unit: ca. 80 % Heterogener Zugang über : DFN, EARN, Workstations, LAN's, Transdata, Terminals, vermitteltes Breitbandnetz der Deutschen Bundespost HW-bedingte Ausfälle: nicht mehr als 1 pro Jahr. Nov. Dez.

10 Optimale Lastverteilung Hoher Durchsatz: Programm-EntwicklungsServer () und Compute-Server(VSP/I) etwa gleichmäßig ausgelastet mit Siemens-ScientificBenchmark: 50 Jobs, davon 36 reine Vektor-Jobs 14 Skalar-Jobs (incl. Compilierungen) elapsed time CPU-Zeit B20000 CPU-Zeit VSP/I ~ 25 Min. ~ 25 min. ~ 25 min

11 Die Zukunft Betriebssystemunabhängige Einschalung für verteilte Verarbeitung Massendaten Betriebssystem 7 5xx VPxxx NIU* NIU* Daten/Signale LAN HochleistungsBackbone VBN** WLAN SINIXSystem * Network Interface Unit GrafikWorkstation Workstation ** vermitteltes Breitband-Netz

12 Ihre Ansprechpartner: Herr Dr. Bürkle RHRK Erwin-Schrödinger-Str Kaiserslautern Tel. (0631) Herr Ewinger Siemens-AG Otto-Hahn-Ring München 83 Tel. (089)