Mpi это: принцип работы, преимущества и недостатки

alexxlabОпубликовано

Содержание

принцип работы, преимущества и недостатки

Автопроизводители постоянно модернизируют моторы, стараясь выжать максимум КПД при минимальном расходе топлива и минимальном повреждении компонентов двигателя. Водители, которые не особо интересуются моторостроением, навряд ли могут точно сказать, что такое MPI двигатель, и чем он отличается от других моторов. Несмотря на то, что от таких двигателей в массовом автомобильном сегменте производители уже отказываются, важно знать, чем хороши и плохи подобные моторы.

Оглавление: 
1. Что такое MPI двигатель
2. Как работает MPI двигатель
3. Достоинства двигателей MPI
4. Недостатки двигателей MPI

Что такое MPI двигатель

Если спросить у обычного автомобилиста о моторах, которые он знает, наверняка, он назовет двигатели TSI и FSI. Эти двигатели сейчас более распространены, чем MPI, но вся эта троица является инжекторными моторами.

Сама аббревиатура MPI расшифровывается как Multi Point Injection, то есть многоточечный впрыск топлива.

Разработкой и внедрением мотора MPI занимался концерн Volkswagen. Его можно встретить на старых моделях автомобилей Skoda Yeti и Skoda Octavia.

Обратите внимание: В различной технической документации можно встретить аббревиатуру MPI DOHC. Это тип двигателей, у которых располагается в головке цилиндров по 2 распределительных вала и по 4 клапана.

Как работает MPI двигатель

В MPI моторе, как можно понять из расшифровки аббревиатуры, используется многоточечный одновременный впрыск. То есть, подача топлива происходит в один момент сразу из нескольких точек.

У каждого цилиндра в двигателе MPI имеется свой инжектор, а топливо подается через отдельный канал выпуска при помощи бензонасоса. Топливо поступает в выделенный впускной коллектор под давлением порядка 3 Атмосфер. В коллекторе происходит процесс создания топливовоздушной смеси, то есть смешивание с воздухом, после чего через впускной клапан образовавшаяся смесь под давлением уходит в цилинд.

Важно: Основное отличие MPI мотора от TSI в отсутствии у первого турбонаддува.

Если разбирать пошагово работу двигателя MPI, можно выделить 3 основных этапа:

  • На первом происходит поступление через бензонасос топлива в инжектор из бака;
  • На втором этапе топливо поступает в специальный канал после специальной команды инжектору от электронного блока управления;
  • На заключительном этапе образовавшаяся топливовоздушная смесь направляется в камеру сгорания.

Стоит отметить, что по технологии MPI наиболее распространенными являются двигатели с объемом 1.4 литра на 80 л.с. и объемом 1.6 литра на 105 л.с., именно их можно встретить на автомобилях марки Skoda.

Обратите внимание: Поскольку в двигателя MPI предполагается опережение зажигания, педаль газа крайне чувствительная.

Достоинства двигателей MPI

Как было отмечено выше, сейчас производители начали отказываться от моторов, выполненных по технологии MPI. Тем не менее, они имеют ряд характерных достоинств, за которые их ценят водители:

  • Надежность. Мотор MPI способен “проходить” более 300 тысяч километров, если за ним следить, то есть своевременно менять фильтры и масла. Конструкция самого двигателя достаточно крепкая;
  • Простота. Двигатель MPI проще, чем TSI и FSI. Соответственно, его легче обслуживать;
  • Экономичность. Мотор MPI хорошо работает, в том числе, на 92 бензине.

Недостатки двигателей MPI

Нельзя не отметить и недостатки мотора MPI, из-за которых от его производства постепенно отказываются крупные автопроизводители:

  • Поскольку образование топливовоздушной смеси происходит не в цилиндрах, а в каналах, впускная система ограничена. Это значит, что такой двигатель обладает малой мощностью и малым крутящим моментом;
  • Не более 8 клапанов, что мало для современных автомобилей.
Загрузка…

Чем отличаются моторы TSI и MPI

«Расскажите, в чем отличие TSI от MPI? С каким двигателем лучше взять автомобиль?»

Сокращение TSI используется компанией Volkswagen и первоначально означало Twincharged Stratified Injection, что можно перевести как «двойной наддув послойный впрыск».

Затем аббревиатуру TSI стали расшифровывать как Turbo Stratified Injection, не уточняя, сколько компрессоров используется для наддува. Примечательно, что компания Audi, наряду с Volkswagen входящая в концерн VAG, обозначает точно такие же двигатели TFSI (где F — Fuel, «топливо»).
Обозначение MPI появилось намного раньше, применяется не только Volkswagen, но и другими автомобильными компаниями и представляет собой сокращение от Multi Point Injection — «многоточечный впрыск». Иначе и намного чаще MPI еще называют распределенным впрыском топлива.
Принципиальных различий, накладывающих отпечаток на особенности эксплуатации рассматриваемых двигателей, два. Во-первых, моторы TSI имеют наддув, причем Twincharged подразумевает наличие в двигателе одновременно турбокомпрессора и механического нагнетателя.
Среди двигателей с распределенным впрыском бывают моторы с наддувом, однако обычно аббревиатурой MPI обозначают атмосферные силовые агрегаты, у которых никакого наддува нет. А раз наддува нет, то нет и той требовательности, которую TSI предъявляют к качеству моторного масла и периодичности его замены, нет необходимости соблюдать определенные правила, которые применяются при грамотной эксплуатации мотора с наддувом. Двигатели MPI меньше склонны к перегреву, наконец, они никогда не вынудят искать место, где ремонтируют турбины.
Второе отличие — в системе питания. В моторах TSI бензин впрыскивается прямо в цилиндры примерно так же, как в дизелях с непосредственным впрыском.
Отсюда особенности конструкции головки цилиндров, поршней, топливных форсунок и других узлов двигателя и его системы питания, а также необходимость наличия в ней насоса высокого давления. Отсюда же более высокая требовательность к качеству топлива.
В двигателях MPI бензин впрыскивается во впускной коллектор форсунками, установленными напротив впускных клапанов, и в цилиндры поступает тогда, когда эти клапаны открываются. При такой топливоподаче насос высокого давления не нужен вовсе, а другие узлы при условии одинакового с TSI количества клапанов имеют более простую конструкцию, из-за чего не столь дороги при замене во время ремонтов.

Из-за этих различий проблем при эксплуатации двигателей MPI ожидается меньше, а в случае возникновения решаются эти проблемы дешевле. Другими словами, для белорусских условий MPI приспособлены лучше.


Сергей БОЯРСКИХ
ABW. BY

У вас есть вопросы? У нас еcть ответы. Интересующие вас темы квалифицированно прокомментируют либо специалисты, либо наши авторы — результат вы увидите на сайте abw.by. Присылайте вопросы на адрес [email protected] и следите за сайтом.

Отличие TSI от MPI

«Интересует, чем отличаются моторы TSI и MPI?»

Чтобы понять, чем отличаются двигатели TSI и MPI, необходимо расшифровать аббревиатуры, которыми они обозначаются. В частности, MPI — это Multi Point Injection, что в переводе означает «многоточечный впрыск». В русскоязычной автомобильной литературе термин «многоточечный» обычно подменяют словом «распределенный», из-за чего на практике моторы MPI часто называют двигателями с распределенным впрыском топлива.

Главная конструктивная особенность распределенного впрыска заключается в том, что бензин впрыскивается во впускной коллектор форсунками, установленными напротив впускных клапанов, и в цилиндры поступает в смеси с воздухом, когда эти клапаны открываются.

Иной принцип подачи топлива и смесеобразования реализован в двигателях TSI, где зарегистрированная концерном Volkswagen аббревиатура TSI первоначально означала Twincharged Stratified Injection, что можно перевести как «двойной наддув послойный впрыск».

Такой впрыск можно обеспечить только в случае подачи топлива непосредственно внутрь каждого отдельно взятого цилиндра двигателя. Поэтому чаще подобные системы питания называют непосредственным или прямым впрыском топлива. Если в моторах MPI образование горючей смеси начинается во впускном коллекторе и завершается в цилиндре к моменту подачи искры свечой зажигания, то в двигателях TSI все происходит внутри цилиндров. 

Стоит заострить внимание на том, что MPI в отличие от TSI никем не запатентованное название, а общепринятое обозначение бензиновых моторов с распределенным впрыском топлива, которое используется самыми разными автомобильными марками, а не только теми, что принадлежат концерну Volkswagen.

Позже, когда двигатели TSI стали оснащаться не только «двойным», но и «одинарным» наддувом, Volkswagen предложил для аббревиатуры другую интерпретацию — Turbo Stratified Injection. Наличие термина Turbo указывает, что двигатели TSI являются турбированными. Если же у моторов Volkswagen с непосредственным впрыском бензина отнять наддув, то это будут уже не двигатели TSI, а FSI, где литера F — сокращение от Fuel, топливо.

Здесь можно было бы поставить точку, ибо о принципиальных отличиях TSI от MPI мы рассказали, однако вряд ли читателем, задавшим вопрос, двигало только чисто теоретическое любопытство. Не исключено, что у вопроса имеется практическая подоплека, — какой из моторов предпочесть?

Непосредственный впрыск и турбонаддув — это серьезное усложнение и удорожание двигателя, однако у моторов с подобной конструкцией выше мощность и при этом лучше экономичность и экологические характеристики по сравнению с двигателями с распределенным впрыском топлива такого же рабочего объема.  

Можно проследить эволюцию бензинового двигателя объемом 1984 куб. см, которым оснащался VW Passat. Восьмиклапанный 2.0 MPI развивал 115 л.с., разгонял автомобиль с места до 100 км/ч за 11,5 секунды, позволял ехать с максимальной скоростью 194 км/ч, потреблял 6,6/8,5/12 л/100 км при 90/120 км/ч/город. Аналогичные характеристики 16-клапанного 2.0 FSI: 150 л.с.; 9,4 секунды; 213 км/ч; 6,6/8,4/11,4 л/100 км. И то же самое у 16-клапанного 2.0 TSI: 200 л.с.; 7,8 секунды; 232 км/ч; 6,4/8,2/11,3 л/100 км. Несомненно, что многоклапанное газораспределение тоже повлияло на показатели двигателей, но непосредственный впрыск и турбонаддув — магистральное направление дальнейшего развития бензиновых двигателей. Именно за такими моторами будущее.

Другое дело, что двигатели TSI более капризны, требовательны и нежны, из-за чего чаще одолевают проблемами, чем менее привередливые и более стойкие к нештатному обращению моторы с распределенным впрыском бензина, а устранение неисправностей в TSI обходится дороже, чем в MPI. Если на одну чашу весов водрузить мощность и расход топлива, а на другую — надежность и стоимость решения возникающих проблем, то для наших условий эксплуатации предпочтительным представляется выбор версии с MPI, пусть эти моторы с точки зрения технического прогресса и прошлый век.

Сергей БОЯРСКИХ
Фото автора и из открытых источников
ABW.BY

У вас есть вопросы? У нас еcть ответы. Интересующие вас темы квалифицированно прокомментируют либо специалисты, либо наши авторы — результат вы увидите на сайте abw.by. Присылайте вопросы на адрес [email protected] и следите за сайтом

Что такое MPI двигатель, характеристики, конструкция, достоинства и недостатки

На багажнике некоторых разновидностей модели Шкода Октавия а5 присутствует надпись 1.6 — МРI. Буквы обозначают тип двигателя и расшифровываются как multi point injection, что в переводе на русский обозначает многоточечный впрыск.

Система отличается от других подведением к каждому из 4 цилиндров отдельного инжектора для подачи топлива.

 

Двигатель MPI — бензиновый двигатель, использующий многоточечный впрыск топлива через инжекторы.

История разработки и современность двигателей multi point injection

Схема двигателя впервые разработана на немецком заводе Volkswagen. Прототипом МРI являются моторы серии EA827, выпускавшиеся с 1972 г. С 1994 г. агрегат усовершенствовали, присвоив индекс ADP. В процессе дальнейшей модернизации изменился диаметр цилиндров, материал блока стал алюминиевым, улучшились технические характеристики.

Выпуск двигателей МРI с индексом BSE датируется 2005 г. Практически все автомобили компании из Вольфсбурга ранее оснащались двигателями с такой схемой.

После приобретения концерном VAG активов Škoda мотор МРI присутствовал на автомобилях чешского производителя.

Со временем по мере повышения экологических требований агрегат перестал пользоваться спросом в Европе и его сняли с производства.

Последней маркой, на которой стоял двигатель МРI, была Skoda Octavia 2 серии. Но конструкторы смогли усовершенствовать силовой агрегат в соответствии с новыми нормами выбросов выхлопных газов и дали ему 2 жизнь.

Сегодня двигатели производит завод в германском городе Хемнитц. Они выпускаются с 2014 г. под индексом 1.6 MPI EA211 (110/ 90 лошадиных сил) и поставляются на автозавод Фольксвагена в Калуге.

Конструкционные особенности двигателя mpi

Базой служит алюминиевый блок цилиндров с кольцами из чугуна.

Отсутствие турбонагнетателя является еще одной отличительной особенностью двигателей MPI.

В отличие от серий TSI конструкция предусматривает отсутствие топливной рейки. Из бака насос подает бензин в инжектор по отведенному каналу. Системой управления Simos 7 бензин впрыскивается форсункой в пластмассовый коллектор под давлением около 3 атмосфер.

В нем на основе показателей датчика МАР-сенсор создается топливовоздушная смесь, которая через впускной клапан поступает в цилиндр и сгорает. Высвобождающаяся энергия приводит в движение поршень, который создает крутящий момент. Работа агрегата происходит без турбонаддува.

В газораспределительном механизме 8 клапанов, по 2 на цилиндр. Регулировать зазор клапанов нет необходимости. Это делают гидрокомпенсаторы. Нейтрализацию газов производит катализатор, перед которым стоит лямбда-зонд. В выпускную систему встроен насос, подающий воздух в целях быстрого прогрева нейтрализатора.

Конструкционные особенности обуславливают наличие функции опережения зажигания. В результате дроссель имеет высокую чувствительность от педали газа.

Предотвращение перегрева механизма обеспечивает контур водяного охлаждения. С помощью системы MerCruiser стабилизируется правильная работоспособность двигателя вследствие своевременного освобождения от газовоздушных пробок.

Агрегат оснащается специальным контролирующим гидроприводом и отдельной муфтой со встроенной пресс-масленкой. Опоры из резины автоматически подстраиваются под неровности дорожного покрытия, обороты, скорость, снижая вибрационные воздействия и шум.

Версии двигателей 1.6 mpi

Модель Skoda Octavia а5 fl оснащалась двигателем 1.6 МРI BSE с отдачей 102 л.с. На современном этапе двигатели 1.6 МРI выпускаются в 2 модификациях:

  • CWVA с мощностью 110 л.с. или 81 кВт;
  • CWVB — 90 л.с. (66 кВт).

Skoda Octavia а5 fl — это один из популярных, широко распространенных автомобилей.

Технические характеристики движка 1.6 mpi

Мощность

110 л.с.

Рабочий объем

1595 см³

Тип топлива

бензин с октановым числом выше 91

Максимальная скорость

195 км/ч

Расход топлива (город, трасса, смешанный)

 с.»>

8.1 л на 100 км, 5.0, 6.3

Max крутящий момент/частота вращения Нм/мин

155/3800-4000

Время разгона до 100 км/ч

10,7 с

Содержание СО2 (город, трасса, смешанный)

187/117/142

Экологический класс

Евро-4

Впрыск

распределенный

Расположение двигателя

спереди, поперечно

Степень сжатия

10,5:1

Диаметр цилиндра

 с.»>

81,0 мм

Ход поршня

77,4 мм

Порядок работы цилиндров

1-3-4-2

Объем масла

4,5 л

Ресурс

250-300 тыс. км

Преимущества двигателя mpi

Модификация пользовалась большой популярностью среди автолюбителей. Двигатель получил много положительных отзывов как 1 из самых надежных в линейке концерна Volkswagen.

Простота устройства

В сравнении с распространенной версией TSI, у МРI нет турбокомпрессора и топливного насоса высокого давления. Простое устройство снижает стоимость автомобиля, затраты на ремонт и обслуживание.

Простота конструкции двигателя mpi позволяет сэкономить на его ремонте.

Нетребовательные запросы по качеству топлива

Автомобиль, оснащенный двигателем МРI, допускается заправлять более дешевым бензином АИ-92. При условии своевременной замены масла и фильтров двигатель без капитального ремонта способен пройти 300 тыс.км.

Минимальное значение вероятности перегрева

При работе головка цилиндра сильно нагревается, что может привести к образованию газовоздушной пробки, перегреву и закипанию.

Контур водяного охлаждения горючей смеси предотвращает излишний нагрев.

Характерные недостатки mpi

Наряду с положительными отзывами пользователи высказывают многие недостатки двигателя, выявляемые в процессе его эксплуатации.

Высокий расход моторного масла

На CWVA перерасход масла отмечается часто. По оценкам дилеров до обкатки это считается нормой. На 1000 км уходит до 200-400 мл, что много в сравнении с другими моделями.

Не исключено, что высокое потребление масла обусловлено применяемой маркой Castrol 5w-30. В связи с этим рекомендуют еженедельно проверять уровень масла.

Проблема расхода моторного масла волнует многих автолюбителей.

Читайте также:

Черный нагар в некоторых цилиндрах

Новый мотор может стабильно потреблять до половины литра масла на 1 тыс. км. Выявленные при осмотре потемнения на контактах свечей будут свидетельствовать об образовании масляного нагара в камерах сгорания.

Данная ситуация связана со смещением маслосъемных поршневых колец, которые пропускают масло в камеру сгорания. Неисправность относится к заводскому браку и подлежит бесплатному устранению по гарантии.

Подтекание масла в корпусе ремня ГРМ

Встречающиеся следы масла на ремне ГРМ вызваны подтеканием сальников уплотнений распределительного вала. Такая проблема встречается редко. Решается она заменой сальников у дилера.

Неравномерный прогрев поршневой группы и цилиндров

На двигателях семейства EA211 выпускной коллектор и головка блока отлиты как единое целое. Эта форма с заужением предназначена для модификации TSI с турбонаддувом, чтобы увеличить скорость поступления газов. Но на атмосферных двигателях CWVA/CWVB выхлопные газы прорываются в соседние цилиндры, что создает термический дисбаланс.

Неравномерный прогрев втулки цилиндра приводит к ее деформации.

Плохая продувка и наполнение цилиндров

Там, где в TSI находится турбина, в атмосферниках размещается катализатор. Он вызывает обратный газовый поток, который препятствует хорошей продувке цилиндров. В результате двигатель получает примесь из отработанных газов, что приводит к неравномерности в горении и вибрациям.

Сложность конструкции помпы с двумя термостатами

На пробеге более 200 тыс. км возможен износ пластмассовой помпы. 2 термостат выполнен из биметаллической пластины, которая нагревается. В результате происходят изменения прогиба и течение охлаждающей жидкости по большому контуру.

Срок службы такой конструкции 8-10 лет при среднегодовом пробеге 20 тыс. км. Помпа моноблочна и ее приходится менять целиком при поломке какой-либо детали.

Течь антифриза

Появление антифриза красного цвета связано с нарушением герметичности прокладки между помпой и термостатами. На заводе наличие прокладки проверяется с помощью выреза, т. к. она яркая.

В это окошко может попасть масло или другая жидкость. Материал, из которого сделана прокладка, набухает. В этом месте начинает капать антифриз.

Стук гидрокомпенсаторов на холодном моторе

При понижении уровня масла слышится стук гидрокомпенсаторов. После доливки до максимума он исчезает.

На какие автомобили ставили двигатель

Автомобили с двигателями MPI широко распространены в России на европейских брендах Фольксваген, Шкода. Они устанавливаются на марки Polo Sedan, Jetta 6, Golf 7, Caddy 4, Octavia A7, Оctavia A7, Rapid, Yeti, Karoq.

Продолжает ставить на свои автомобили маломощные 1.4 mpi компания «Додж».

На корейском паркетнике Hyndai Tucsun используется 2.0 mpi мощностью 149 лошадиных сил.

характеристика, описание, принцип работы, ремонт, обслуживание

Предстоящая публикация предназначена опытным водителям, сменившим немало автомобилей. Сегодня двигатель с маркировкой MPI считается неким раритетом, вытесняемым более продвинутыми инновационными разработками. А в свое время такой силовой агрегат являлся новинкой передовых технологий.

Предлагаемая информация поможет лучше разобраться с устройством этого мотора, взвесить его недостатки и оценить достоинства. Также в настоящей статье можно найти подробное описание принципа работы сложного механизма с индексом MPI.

Чем хорош был двигатель MPI, воспоминания о достижениях в области автомобилестроения

Неким подтверждением известному высказыванию о том, что в нашем призрачном мире ничто не вечно, является постепенно пропадающая популярность силового агрегата с маркировкой MPI. В свое время он считался весьма удачной заменой карбюраторным двигателям, определенным новшеством современного автомобилестроения, передовой ступенью его развития.

Сегодня же большинство автолюбителей недоуменно переглядываются при упоминании аббревиатуры MPI, поскольку современникам более известны моторы TSI, FSI или появившийся в 2005 году BSE. Следует отметить, что последняя модель движка характеризуется отличной переносимостью отечественного топлива, чье качество оставляет желать лучшего.

В линейке инжекторных моторов рассматриваемый агрегат занимает достойное место, характеризуясь чрезвычайной практичностью, надежностью и безотказностью. Во время запуска в производство он считался передовой ступенькой отечественного автомобилестроения.

Чем запомнился водителям с немалым стажем инжекторный мотор MPI. Каковы особенности его принципа действия, в чем неоспоримые достоинства и досадные недоработки. Дальнейшая информация ответит на интересующие вопросы любознательных автолюбителей.

Принцип работы силовой установки MPI

Для начала необходимо объяснить несведущим читателям, что аббревиатура MPI обозначает двигатель внутреннего сгорания, каждому цилиндру которого соответствует отдельный инжектор. Гораздо чаще встречается название MPI DOHC. Здесь вторая часть наименования указывает на два распределительных вала с четырьмя клапанами.

Принцип действия основных механизмов, заставляющих функционировать двигатель MPI, достаточно прост. Тем не менее, он заслуживает отдельного рассмотрения.

Горючее поставляется одновременно из нескольких точек. Как упоминалось ранее, каждому цилиндру соответствует отдельный инжектор, а особый канал выпуска предназначается для подачи топлива. Многоточечное снабжение горючим характерно также и для мотора TSI, однако он отличается наличием наддува, который в рассматриваемом двигателе отсутствует.

Особый впускной коллектор является промежуточным звеном, куда под давлением в три атмосферы специальной помпой поставляется топливо. В нем происходит образование смеси бензина с воздухом, после чего через впускной клапан она попадает в цилиндры. Весь процесс осуществляется при повышенном давлении.

Кратко работу двигателя можно описать тремя этапами:

  1. Вначале топливо из бензобака помпой доставляется в инжектор;
  2. После получения определенного сигнала с электронного блока управления инжектор направляет горючее в специальный канал;
  3. По этому направлению топливная смесь доставляется в камеру сгорания.

Некоторая схожесть принципа действия с карбюраторным агрегатом нивелируется наличием жидкостной системы охлаждения. Такая необходимость объясняется чрезмерным перегревом пространства у головки цилиндров.

Сильное повышение температуры способно вызвать закипание горючего, находящегося там под низким давлением. Выделяющиеся при этом газы могут образовать нежелательные газовоздушные пробки.

Очередным отличительным признаком двигателя MPI является наличие специфического механизма контроля гидропривода, состоящего из муфты, снабженной пресс-масленкой, и особой системы, устанавливающей определенные границы для дифферентов.

Она обычно представляется резиновыми опорами, отличительной чертой которых является способность самостоятельно приноравливаться к режиму функционирования силового агрегата. Их основным предназначением считается снижение шума и вибраций при эксплуатации двигателя.

В конструкцию мотора с индексом MPI также входят восемь клапанов, расположенные попарно на каждом из четырех цилиндров. Немаловажной деталью такого двигателя является распределительный вал, считающийся существенной частью системы.

Преимущества и изъяны моторов MPI

Прежде всего, следует отметить неоспоримые достоинства конструкции рассматриваемого агрегата, а именно:

  • Наличие в устройстве силовой установки функции опережения процесса зажигания способствует повышению показателя чувствительности дросселя, расположенного на газовой педали. Это существенно расширяет возможности управления автомобилем;
  • Водяное охлаждение бензиново-воздушной смеси позволяет поддерживать приемлемую температуру в двигателе, защищая от образования газо-воздушных пробок;
  • Прогрессивная система, контролирующая гидропривод, дает возможность существенно снизить шумы и вибрации, производимые функционирующим мотором.

Среди прочих преимуществ силовых агрегатов с маркировкой MPI можно отметить следующие:

  • Неприхотливость к качеству горючего. Для отечественных автолюбителей особенно привлекательной является возможность использования недорогого бензина Аи-92, что выливается в существенную экономию на заправке;
  • Надежность и прочность конструкции. Производителем заявлен минимальный моторесурс в 300 тыс.км. Однако, безотказная работа двигателя невозможна без периодической замены смазки и фильтров;
  • Чрезвычайная простота устройства силового агрегата отражается на стоимости и трудоемкости ремонта.

Не обойтись и без ложки дегтя, несколько умаляющей перечисленные достоинства MPI мотора. В нашем случае существенным изъяном таких двигателей считается потеря мощности, возникающая из-за ограниченности впускной системы. Однако, хотя рассматриваемые агрегаты теряют в динамичности благодаря наличию восьми клапанов в механизме ГРМ, размеренная спокойная езда с их помощью обеспечивается.

Заключение

Подробно рассмотрев все преимущества двигателей MPI, и тщательно взвесив недостатки, становится непонятно, почему производитель отказался от их широкого применения. Если раньше такими моторами оснащались практически все модели автомобилей Volksvagen, то сегодня их устанавливают только на Шкоду Октавия второго поколения.

Конструкция силовых агрегатов считается устаревшей и постепенно снимается с производства, вытесняясь высокотехнологичными новинками.

MPI-двигатель — что это такое?

MPI-двигатель — означает инжекторный двигатель, в котором использована многоточечная система впрыска топлива. Она и дала название этому силовому агрегату — Multi Point Injection. Другими словами, на каждый цилиндр мотора приходится свой инжектор (форсунка). Эта схема была разработана и воплощена концерном Volkswagen. Исторически для автомобилестроителей из Вольфсбурга система MPI была первой инжекторной системой впрыска топлива. Сейчас подобный тип агрегата уже не соответствует современным экономическим и экологическим требованиям, предъявляемым к автомобильным двигателям. До недавнего времени можно было говорить, что этот тип двигателя снят с производства и последней моделью автомобиля концерна, где он использовался, была Шкода Октавиа второй серии. Но неожиданно произошло возрождение MPI-двигателя, и он вновь стал востребован! Сохраним интригу и расскажем об этом в конце статьи. А сейчас скажем, что наиболее яркими представителями этого семейства двигателей последних лет явились силовые агрегаты 1,4 (80 л. с.) и 1,6 литра (105 л. с.).

Особенность MPI-двигателя в многоточечной системе впрыска

MPI-двигатель в подробностях

О первой и основной отличительной черте этих силовых агрегатов мы уже сказали — это многоточечность подачи топлива. Но те, кто знаком поближе с автомобильными моторами могут сказать, что, например, и TSI-двигатели также имеют многоточечный впрыск. Поэтому переходим ко второму отличию — отсутствию наддува. То есть никаких турбокомпрессоров для нагнетания топливной смеси в цилиндры нет. Обычный бензиновый насос, который подаёт топливо под тривиальным давлением 3 атмосферы в специальный впускной коллектор, где оно затем смешивается с воздухом и засасывается через впускной клапан в цилиндр. Как видим, в этом моменте очень похоже на работу карбюраторного мотора. Никакого непосредственного впрыска топлива в цилиндр, как в TSI или GDi-схемах нет и в помине.

Третья отличительная черта — наличие водяной системы охлаждения топливной смеси. Это объясняется тем, что в районе головки цилиндра развиваются довольно высокая температура, а топливо поступает под сравнительно низким давлением. Поэтому оно может попросту вскипеть и образовать газовоздушные пробки.

Достоинства и недостатки MPI-двигателей

Преимущества

Вначале о достоинствах, причём настолько весомых, что и сейчас многие с удовольствием эксплуатируют автомобили с такими моторами. Особенно в нашей стране, где требования к экологичности не такие жёсткие, как в Европе (чему яркий пример наличие нещадно чадящих «копеек» и прочей отечественной и зарубежной предантикварной движимости). Да и стоимость топлива всё же не так кусает, как у европейцев.

  1. Простота конструкции. Конечно, это не карбюратор, но и не TSI с его насосом высокого давления и турбокомпрессором. А простота конструкции автоматически означает доступность по цене самого агрегата и его возможного ремонта.
  2. Более низкие требования к качеству топлива. MPI-двигатель вполне себя хорошо чувствует и на 92 бензине. А попробуйте залить его, например, в современный Volkswagen Passat. Такая некоторая всеядность, кстати, несколько нивелирует один из недостатков таких моторов (о них чуть ниже) — более низкую экономичность.
  3. Меньшая склонность к перегреву.

MPI-двигатели не имеют особых требований к качеству топлива

Ещё одним достоинством, правда, напрямую не связанным с рассматриваемой схемой инжекторного силового агрегата, является наличие резиновых опор под двигателем. Это существенно позволяет снизить шум и вибрацию при движении.

Недостатки

  1. Меньшая экономичность. Ничего не поделаешь. Многоточечный впрыск — это, конечно, хорошо, но наддув совместно с непосредственным впрыском топлива в цилиндр (как TSI системах) лучше.
  2. Слабоватый крутящий момент и недостаток мощности. Всё же возможности схемы, предусматривающей соединение воздуха с бензином в коллекторе, а не в цилиндре, несколько ограничены. Так что для любителей драйва и гонок на светофорах MPI-двигатель не подойдёт. Слишком вял.

И всё же, если суммировать достоинства и недостатки, то итоговый результат делает эти силовые агрегаты вполне ещё конкурентоспособными, особенно для наших отечественных реалий. Неслучайно для российской Skoda Yeti немцы отказались от турбированного 1,2-литрового движка TSI, предпочтя ему проверенную и неприхотливую 1,6-литровую MPI-лошадку.

В российской версии Skoda Yeti установлен MPI-двигатель

Теперь, мы думаем, будет понятно, что это такое MPI-двигатель. Если возникли вопросы по этой статье, спрашивайте. Обязательно ответим.

Что такое MPI двигатель: преимущества и недостатки мотора

Наверняка все знают, что такое мотор в автомобиле. но сегодняшняя наша статья посвящена конкретному агрегату, про который мы постараемся рассказать от «А» да «Я»

Конец прошедшего века и начало нового стало периодом обостренного интереса к бензиновым двигателям марки MPI. Расшифровка данного сокращения звучит как Multi Point Injection. Неординарная схема топливного впрыска послужила хорошим спросом на автомобили с такими двигателями. Данная схема была создана по многоточечному принципу.

За счет отдельных инжекторов в каждом цилиндре происходит максимально возможно равномерное распределение топлива в цилиндрах. Этой конструкционной разработкой, а именно выходом в свет двигателей с многоточечным впрыском взяла на себя компания Volkswagen. За счет, которой в последующем появились двигатели MPI.

Появление таких силовых установок составило альтернативу карбюраторным двигателям. Чтобы точнее понимать MPI двигатель нужно тщательно разобрать его конкурентные особенности.

Современность двигателей Multi Point Injection

Будущее у MPI двигателей отсутствует, как выглядело несколько лет назад, многие даже верили, что изготовление моторов данного типа было приостановлено. Радикальное развитие автомобильных разработок и технологий очень быстро принуждает не вспоминать о вчерашних ориентирах качества.

В действительности это и происходит с двигателями MPI, многие специалисты этой отрасли утверждают, что экономичность и экологическая безопасность являются устаревшими.

Но эти выводы в большей степени верны только для европейских рынков, а что касается российских, то тут все это выглядит отчасти. Поскольку настоящий потенциал данных агрегатов, еще не выявлен в полной мере отечественными автомобилистами.

Производители, делающие ставку на дальновидность, не дают умереть данной технологии и постоянно ее внедряют на автомобили, предназначенные для российских дорог. К примеру, на Skoda Yeti или Volkswagen Polo. Самыми запоминающимися стали представители системы MPI с двигателями, объем которых составлял 1.4 или 1.6 л.

Конструкционные особенности двигателя MPI

Абсолютное отсутствие турбонагнетателя является еще одной значимой отличительной особенностью данной системы наряду с многоточечной системой впрыска. В конструкции данных двигателей присутствует обычный бензонасос, который под давлением 3 атмосферы подает топливо во впускной коллектор для последующего смесеобразования и подачи через клапан впуска уже готового состава.

Данная схема работы очень схожа со схемой работы карбюраторных двигателей. С одним отличием, что присутствует отдельная форсунка на каждом цилиндре.

Еще одной не привычной особенностью системы Multi Point Injection двигателя является наличие контура водяного охлаждения для топливной смеси. Это объясняется тем, что в области головки цилиндров очень высокая температура, а давление поступающего топлива очень невелико, из-за этого существует большая вероятность проявления газовоздушной пробки и следственно закипания.

Характерные преимущества MPI

Прежде чем пересесть на автомобиль с MPI, многие автомобилисты, которые в той или иной степени знакомы с этой системой очень хорошо подумают о получении набора достоинств, за счет которых установки с многоточечным впрыском заслужили призвание в мире.

Простота устройства

Это не говорит о том, что такие системы проще по сравнению с карбюраторными моделями. Если сопоставить модель TSI, имеющую в конструкции ТНВД и турбокомпрессоры, то естественно превосходство на лицо. И стоимость автомобиля будет ниже и уменьшенные расходы на эксплуатацию и возможность осуществления самостоятельного ремонта.

Нетребовательные запросы по качеству топлива

Гарантировать надлежащее качество топлива и масел везде и всегда не возможно, что очень характерно для России. Использование низкоакктановых бензинов ниже 92 не влияет на работоспособность двигателей MPI, поскольку они очень неприхотливы. Минимальный пробег автомобилей без поломок, по мнению разработчиков, составляет 300 000 км, при условии своевременной замены масла и фильтрующих элементов.

Минимальное значение вероятности перегрева

Угол опережения зажигания регулируемый. Присутствие системы опор двигателя, которая рассчитана на применении резиновых опор. Конечно, на прямую с двигателем это не связано, но на работоспособность мотора и комфортность водителя это все таки имеет значение.

Поскольку за счет опор гасятся вибрации и различные шумы, которые возникают при езде. Интересной особенностью является то, что опоры имеют автоматическую настройку под различные режимы работы двигателя.

Характерные недостатки MPI

Все недостатки данного двигателя выражены именно его конструктивными особенностями. Соединение топлива с воздухом происходит в каналах, а не на прямую в цилиндрах. Соответственно присутствует ограничение возможностей впускной системы. Это выражено в недостаче мощности и довольно слабом крутящем моменте.

Исходя из этого не получается приличной динамики, спортивной приемистости, горячего драйва. В современных авто наличие восьми клапанов, как правило, не хватает, поэтому все эти характеристики увеличиваются. Если охарактеризовать данный автомобиль с такой системой, то он вполне сойдет за семейный и спокойный транспорт.

Именно поэтому такие автомобили перестали пользоваться спросом и отходят на задний план в прошлое. Почему же так происходит, т. е. мир сделал оценку качеств данной системы и решил, что ему этого недостаточно и конструктора разработчики принялись проектировать более современные моторы по мощности. Но нет, есть неожиданные сюрпризы в автомобилестроении.

Разработчики фирмы Skoda разработав российский вариант внедорожника для семейного пользования Yeti, в 2014 году намеренно отказались от турбированного двигателя с объемом 1.2 в пользу двигателя MPI с объемом 1.6 и мощностью 110 л.с.

Как заявили разработчики известного всемирного концерна, данный двигатель практически не имеет ничего общего по сравнению со старой моделью мощностью в 105 л.с. Больше всего он подходит к моделям TSI, но у него отсутствует непосредственный впрыск и турбирование.

Подведение итогов

На уход двигателей с мирового рынка с системой MPI значительно влияют все выше перечисленные показатели. В наши дни множество автолюбителей предпочитают более мощные современные автомобили, темп которых неуклонно растет.

Нужда в укомплектованности машин более сильными агрегатами значительно занижает коэффициент востребованности двигателей Multi Point Injection. По сравнению с ними данный мотор является слабоватым. Но совсем списывать со счетов мотор MPI еще рановато, поскольку разработчики Skoda Yeti пытаются его использовать в полной мере на российских дорогах.

Поделитесь информацией с друзьями:


Институт интеллектуальных систем Макса Планка · GitHub

Институт интеллектуальных систем Макса Планка · GitHub

  1. Надежный и масштабируемый PCA с использованием средних Грассмана на C ++ с привязками Matlab

    C ++ 20 2

  2. Изучение разреженных многомерных фильтров с помощью нейронных сетей

    C ++ 64 24

  3. Вероятностная фильтрация ODE Solver

    MATLAB 4 3

  4. Библиотека обработки сетки MPI-IS

    Python 281 78

Репозиторий

  • org/Code» itemscope=»itemscope»>

    мультитензорный

    Библиотека тензорной факторизации многослойной сети

    Блокнот Jupyter GPL-3.0 0 2 0 0 Обновлено 27 января 2021 г.
  • C ++ BSD-3-Clause 0 0 0 0 Обновлено 8 янв.2021 г.
  • Блокнот Jupyter 0 0 0 0 Обновлено 28 декабря 2020 г.
  • Python 0 0 0 0 Обновлено 2 декабря 2020 г.
  • Python 0 0 0 0 Обновлено 30 нояб.2020 г.
  • C ++ 0 0 0 0 Обновлено 28 нояб.2020 г.
  • Python Массачусетский технологический институт 1 3 0 0 Обновлено 23 октября 2020 г.

  • сетка

    Библиотека обработки сетки MPI-IS

    Python 78 281 18 1 Обновлено 29 сентября 2020 г.

  • конфигер

    Простая настройка аргументов в коде Python!

    Python 6 6 0 0 Обновлено 25 августа 2020 г.

  • reactive_pepper

    Интерфейс для ROS и NaoQi для более простого управления роботом Softbank Robotics Pepper

    Python BSD-3-Clause 0 0 0 0 Обновлено 24 июля 2020 г.

  • CityGraph

    Каркас для изображения города (реального или виртуального) и перемещения по нему.

    Python 2 1 0 0 Обновлено 22 мая 2020 г.

  • MYND

    MYND: неврология дома

    Быстрый GPL-3.0 0 5 0 0 Обновлено 6 мая 2020 г.
  • org/Code» itemscope=»itemscope»> C # BSD-2-Clause 4 3 0 0 Обновлено 25 февраля 2019 г.
  • C # BSD-2-Clause 3 2 0 0 Обновлено 15 февраля 2019 г.

  • папка-rsync

    Наивная реализация распараллеливания rsync, которая разделяет задачи по записям первого уровня.

    D 0 2 0 0 Обновлено 27 янв. 2019 г.
  • C ++ 2 20 1 0 Обновлено 18 февраля 2018 г.

  • мешлит

    MeshLite — это легкий пакет для визуализации, редактирования и сохранения сеток.

    Python 4 38 2 0 Обновлено 30 нояб.2017 г.

  • пфос

    Вероятностная фильтрация ODE Solver

    MATLAB Apache-2. 0 3 4 0 0 Обновлено 7 августа 2017 г.

  • двустороннийNN

    Изучение разреженных многомерных фильтров с помощью нейронных сетей

    C ++ BSD-3-Clause 24 64 2 0 Обновлено 13 июня 2017 г.
Наиболее часто используемые темы

Загрузка…

Вы не можете выполнить это действие в настоящее время.Вы вошли в систему с другой вкладкой или окном. Перезагрузите, чтобы обновить сеанс. Вы вышли из системы на другой вкладке или в другом окне. Перезагрузите, чтобы обновить сеанс.

Калькулятор индекса управленческого паритета — Ascend

Какие индексы управленческого паритета (MPI) для ваших демографических групп?

MPI обеспечивает простую метрику, аналогичную индексу четности руководителей (EPI). Он сравнивает представление руководства среднего уровня с представлением профессионала для оценки потоков управления нижнего уровня.Индекс управленческого паритета (MPI) — это соотношение представительства одной группы на уровне управления по сравнению с ее представительством на профессиональном уровне.

Индекс управленческого паритета = Доля менеджеров
Доля специалистов

Если MPI равен 1.0, то представление группы одинаково на уровне отдельных участников и среднего управления конвейера. Если MPI меньше 1,0 или ниже паритета, то среди менеджеров среднего звена меньше по сравнению с их представленностью в качестве отдельных участников, что указывает на недопредставленность. MPI больше 1.0 выше паритета, что указывает на избыточное представительство.

Предположим, в вашей компании 10 менеджеров, в том числе 2 женщины. У вас также есть в общей сложности 100 специалистов, в том числе 40 женщин. Таким образом, женщины составляют 20% менеджеров и 40% специалистов. В этом примере MPI для женщин составляет 20% / 40% = 0.50, что значительно ниже паритета.

1) Введите данные о занятости для группы в калькулятор и просмотрите MPI группы.

2) Сравните индексы для разных групп для больших пробелов.

* Категории заданий, определенные в вашем отчете EEO-1, поданном в EEOC.
** Для получения дополнительной информации о стандартных определениях EEOC для различных категорий должностей и национальностей щелкните здесь.


В этом поле появится калькулятор MPI.Подождите несколько секунд, чтобы он загрузился. Если он не отображается, проверьте свои настройки, чтобы убедиться, что в вашем браузере включен javascript.

Вычисление MPI обеспечивает только высокоуровневое представление паритета через конвейер управления нижнего уровня, поскольку определения EEOC включают несколько уровней квалификации сотрудников. Следующим шагом будет расширение анализа конвейера и использование данных для внутренних уровней успеваемости для детальной оценки того, где начинают проявляться пробелы между различными группами.Оценка, вероятно, потребует отдельного анализа по регионам или функциям, в зависимости от ситуации (например, конвейер управления более низкого уровня для продаж может отличаться от конвейера для разработки).

Для получения более подробной информации загрузите бесплатную копию The Illusion of Asian Success или свяжитесь с Ascend Foundation по адресу [email protected].

Заявление об ограничении ответственности : Информация, содержащаяся на этом веб-сайте, предназначена только для общих информационных целей.Ascend не делает никаких заявлений или гарантий любого рода, явных или подразумеваемых, в отношении полноты, точности, надежности, пригодности или доступности в отношении этого инструмента или информации, продуктов, услуг или связанной графики, содержащейся на этом веб-сайте, для любых целей. Поэтому вы полагаетесь на такую ​​информацию исключительно на свой страх и риск. Ни при каких обстоятельствах мы не несем ответственности за какие-либо убытки или ущерб, включая, помимо прочего, косвенные или косвенные убытки или ущерб, или любые убытки или ущерб, возникшие в результате потери данных или прибыли, возникшие в результате или в связи с использованием этого веб-сайта. .Через этот веб-сайт вы можете ссылаться на другие веб-сайты, которые не находятся под контролем Ascend. Мы не контролируем характер, содержание и доступность этих сайтов. Включение любых ссылок не обязательно подразумевает рекомендацию или одобрение взглядов, выраженных в них.

MPI

Использование Rosetta с MPI

MPI (интерфейс передачи сообщений) — это метод координации обработки данных на нескольких процессорах и на нескольких машинах.Многие из крупных вычислительных кластеров используют MPI для управления выполняемыми заданиями.

MPI предназначен для программ, которые требуют частой координации между процессорами во время выполнения. Большинство протоколов Rosetta считаются «тривиально распараллеливаемыми» — каждая структура вывода создается изолированно от других структур вывода. Следовательно, нет большой разницы между запуском одного многопроцессора с MPI и несколькими запусками одного процессора. В этих протоколах MPI используется только для координации структур вывода между процессорами. Два преимущества выполнения MPI — это немного лучшая обработка вывода (несколько запусков одного процессора требуют постобработки для объединения выходных данных) и возможность работы на кластерах, требующих работы с MPI.

Некоторые протоколы (перечисленные ниже) используют MPI нетривиально. Эти протоколы используют (частично) частую связь между процессорами для координации обработки. Они действительно требуют работы в контексте MPI.

Building Rosetta с MPI

Чтобы включить запуск MPI, вам необходимо, чтобы Rosetta была скомпилирована с поддержкой MPI.

Для этого скомпилируйте с опцией «extras = mpi»:

  ./scons.py bin mode = release extras = mpi

Это создаст новые версии приложения в каталоге bin с именем minirosetta.mpi.linuxgccrelease . Центральное «mpi» (а не «default») в имени приложения указывает, что приложение было скомпилировано с использованием «extras = mpi» и имеет поддержку MPI.

Компиляция режима MPI Rosetta требует доступа к библиотекам и заголовкам MPI.Эти библиотеки сильно зависят от системы — тип и расположение этих файлов зависит от компьютерной системы и кластера, для которого вы компилируете. Спросите своего администратора кластера о настройках, которые вам нужны для вашего кластера.

Местоположение библиотек и заголовков MPI необходимо указать в файле main / source / tools / build / site.settings . Есть несколько примеров для различных кластеров в этом каталоге в файлах main / source / tools / build / site.settings. * . main / source / tools / build / site.settings.topsail — хорошая отправная точка. Просто скопируйте его в main / source / tools / build / site.settings . Может потребоваться дополнительная регулировка.

Установка самого MPI

Мы не можем поддерживать установку самого MPI во всех возможных системах, но для систем Linux пакет openmpi-bin обычно является правильным местом для начала.

Запуск Rosetta с MPI

Запуск заданий MPI

Запуск запусков Rosetta MPI зависит от кластера.Поговорите со своим администратором кластера о предпочтительном способе запуска заданий MPI в вашем кластере.

Как правило, существует сценарий запуска MPI (обычно называемый чем-то вроде «mpirun» или «mpiexec»), который используется для инициализации программы Rosetta MPI на нескольких процессорах кластера.

  mpirun minirosetta.mpi.linuxiccrelease ...

Как указать, сколько процессоров запускать и какие машины зависят от кластера. Опять же, поговорите со своим администратором кластера для получения подробной информации о вашем конкретном кластере.

Запуск серийных заданий с MPI

TODO

Запуск внутренне параллельных протоколов с MPI

TODO

Протоколы с использованием MPI нетривиально.

См. Также

Глобальный индекс многомерной бедности | OPHI

Глобальный индекс многомерной бедности
Что такое глобальный MPI?

Глобальный индекс многомерной бедности (ИМБ) — это международный показатель острой многомерной бедности, охватывающий более 100 развивающихся стран. Он дополняет традиционные меры денежной бедности, фиксируя острые проблемы в отношении здоровья, образования и уровня жизни, с которыми человек сталкивается одновременно.

Источник: OPHI (2018). Глобальный индекс многомерной бедности 2018: самая подробная картина беднейших людей мира на сегодняшний день. Оксфордская инициатива по борьбе с бедностью и человеческим развитием, Оксфордский университет.

ТАБЛИЦА: Global MPI 2020 — Размеры, индикаторы, пороговые значения депривации и веса


ПЛОЩАДЬ в возрасте до 70 лет, по которым имеется информация о питании, — недоедающих .
РАЗМЕРЫ
БЕДНОСТИ		 ИНДИКАТОР ОТНОСИТСЯ, ЕСЛИ ЖИТЬ В
ДОМАШНИЙ ДОМ, ГДЕ…		 ВЕС SDG
ПЛОЩАДЬ
1/6 ЦУР 2: Ликвидация голода
Детская смертность У ребенка в возрасте до 18 лет в домашнем хозяйстве умерло за пятилетний период, предшествующий обследованию. 1/6 ЦУР 3: Здоровье и благополучие
Образование (1/3) Количество лет обучения в школе Нет соответствующий критериям член домохозяйства завершил шести лет обучения в школе . 1/6 ЦУР 4:
Качество
Образование
Посещаемость школы Любому ребенку школьного возраста не посещает школу до года, в котором он / она завершит класс 8 . 1/6 ЦУР 4:
Качество
Образование
Уровень жизни (1/3) Топливо для приготовления пищи Домохозяйство готовит на твердом топливе , таком как навоз, сельскохозяйственные культуры, кусты, древесина , древесный уголь или уголь. 1/18 ЦУР 7: Доступная и чистая энергия
Санитария Домохозяйство имеет неулучшенных или нет санитария объект или улучшенный, но используется совместно с другими домохозяйствами. 1/18 SDG 6:
Чистая вода
и санитария
Питьевая вода Домашний источник питьевой воды — небезопасен или безопасная питьевая вода — 30 минут или длиннее пешком из дома туда и обратно. 1/18 SDG 6:
Чистая вода
и санитария
Электричество В домохозяйстве нет электричества . 1/18 SDG 7: Доступная и чистая энергия
Жилье Домохозяйство имеет неподходящих материалов корпуса в любой из трех компонентов: пол , крыша или стен . 1/18 ЦУР 11: Устойчивые города и сообщества
Активы Домохозяйство не владеет более чем одним из этих активов : радио, телевидение, телефон, компьютер, тележка для животных , велосипед, мотоцикл или холодильник, и не владеет автомобилем или грузовиком. 1/18 ЦУР 1:
Нет бедности

Источник: Алкире, С., Канагаратнам, У. и Суппа, Н. (2020). «Глобальный индекс многомерной бедности (ИМБ): пересмотр 2020 года», Методологическая записка 49 OPHI MPI, Оксфордская инициатива по бедности и развитию человеческого потенциала, Оксфордский университет.

ИМБ оценивает бедность на индивидуальном уровне. Если человек не соответствует третьему или более из десяти (взвешенных) показателей, глобальный ИМБ определяет его как «бедный по ИМБ».Степень — или интенсивность — их бедности также измеряется процентной долей испытываемых ими лишений.

Глобальный ИМБ показывает, кто и как беден, и может использоваться для создания всеобъемлющей картины людей, живущих в бедности. Он позволяет проводить сравнения как между странами и регионами мира, так и внутри стран по этническим группам, городским / сельским районам, субнациональным регионам и возрастным группам, а также по другим ключевым характеристикам домохозяйств и сообществ. Для каждой группы и для страны в целом состав ИМБ по каждому из 10 показателей показывает, насколько люди бедны.

Это делает ИМБ и связанную с ним информационную платформу бесценным аналитическим инструментом для выявления наиболее уязвимых слоев населения — самых бедных среди бедных, выявления моделей бедности в странах и с течением времени, позволяя политикам более эффективно направлять ресурсы и разрабатывать политику.

Глобальный ИМБ был разработан OPHI совместно с Программой развития ООН (ПРООН) для включения в флагманский Отчет ПРООН о человеческом развитии в 2010 году. Он ежегодно публикуется OPHI и с тех пор публикуется в ДРЧ.

Сравнение производительности OpenMP, MPI и MapReduce в практических задачах

По мере увеличения размера и сложности проблемы было разработано несколько моделей и сред параллельного и распределенного программирования для эффективного решения таких проблем. В этой статье кратко рассматриваются модели параллельных вычислений и описываются три широко известные среды параллельного программирования: OpenMP, MPI и MapReduce. OpenMP — де-факто стандарт параллельного программирования в системах с общей памятью.MPI является де-факто отраслевым стандартом для систем с распределенной памятью. Фреймворк MapReduce стал де-факто стандартом для крупномасштабных приложений с интенсивным использованием данных. Качественные плюсы и минусы каждой структуры известны, но количественные индексы производительности помогают получить хорошее представление о том, какую среду использовать для приложений. В качестве эталонных задач для сравнения этих фреймворков выбраны две задачи: проблема кратчайшего пути всех пар и проблема соединения данных. В этой статье представлены параллельные программы для задач, реализованные на трех фреймворках соответственно.Он показывает результаты эксперимента на кластере компьютеров. Он также обсуждает, какой инструмент является правильным для работы, анализируя характеристики и эффективность парадигм.

1. Введение

Нам часто приходится сталкиваться с проблемами, требующими тяжелых вычислений или обработки больших объемов данных. Следовательно, с одной стороны, мы пытаемся разработать эффективные алгоритмы решения проблем. С другой стороны, с развитием оборудования и технологий параллельных и распределенных вычислений мы заинтересованы в использовании высокопроизводительных вычислительных ресурсов для их обработки.

Технология параллельных и распределенных вычислений была сосредоточена на том, как максимизировать присущий параллелизм с использованием многоядерных / многоядерных процессоров и сетевых вычислительных ресурсов [1–6]. Были разработаны различные вычислительные архитектуры и аппаратные методы, такие как симметричная многопроцессорная архитектура (SMP), архитектура неоднородного доступа к памяти (NUMA), архитектура одновременной многопоточности (SMT), архитектура с одной инструкцией и множественными данными (SIMD), графический процессор (GPU) и т. Д. целевой графический процессор (GPGPU) и суперскалярный процессор [1, 7].

Разнообразные программные технологии были разработаны для использования возможностей оборудования и для эффективной разработки параллельных и распределенных приложений [2, 8]. Имея множество фреймворков для параллельных и распределенных вычислений, было бы очень полезно провести сравнительные исследования производительности фреймворков, которые мы можем рассмотреть.

Эта статья посвящена исследованиям производительности трех сред параллельного программирования: OpenMP, MPI и MapReduce. Сравнительные исследования были проведены для двух наборов задач: задачи поиска кратчайшего пути для всех пар и задачи соединения для больших наборов данных.OpenMP [9] — де-факто стандартная модель систем с общей памятью, MPI [10] — де-факто стандарт для систем с распределенной памятью, а MapReduce [11] признан де-факто стандартной структурой, предназначенной для обработки больших данных. Для каждой задачи были разработаны параллельные программы на основе трех моделей, и их производительность была изучена.

Остальная часть документа организована следующим образом: в разделе 2 кратко рассматриваются модели параллельных вычислений, а в разделе 3 более подробно представлены выбранные среды программирования. Раздел 4 объясняет разработанные параллельные программы для задач с тремя фреймворками. Раздел 5 показывает результаты эксперимента и, наконец, Раздел 6 делает выводы.

2. Модели параллельных вычислений

В архитектурах памяти для параллельных вычислений есть общая память, распределенная память и гибридная совместно используемая распределенная память [12]. Архитектура с общей памятью позволяет всем процессорам получать доступ ко всей памяти как к глобальному пространству памяти. Обычно их классифицируют как унифицированный доступ к памяти (UMA) и NUMA.Машины UMA обычно называют SMP и предполагают, что все процессоры идентичны. NUMA-машины часто организованы путем физического соединения двух или более SMP, в которых не все процессоры имеют одинаковое время доступа ко всей памяти.

В архитектурах с распределенной памятью процессоры имеют собственную память, но нет глобального адресного пространства для всех процессоров. У них есть коммуникационная сеть для связи памяти процессоров.

В гибридной совместно используемой распределенной памяти используются архитектуры как совместно используемой, так и распределенной памяти.В кластерах многоядерных или многоядерных процессоров ядра процессора совместно используют свою память, а несколько машин с общей памятью объединены в сеть для перемещения данных с одной машины на другую.

Существует несколько моделей параллельного программирования, которые позволяют пользователям определять параллелизм и локальность на высоком уровне: модели потоков, передачи сообщений, параллельных данных и одной программы с несколькими данными (SPMD) и нескольких программ с несколькими данными (MPMD) [12].

Поточная модель организует тяжелый процесс с несколькими легковесными потоками, которые выполняются одновременно.Библиотека потоков POSIX (также известная как pthreads) [13] и OpenMP [9] являются типичной реализацией этой модели.

В модели передачи сообщений приложение состоит из набора задач, которые используют свою собственную локальную память, которая может располагаться на том же компьютере или на определенном количестве машин. Задачи обмениваются данными, отправляя и получая сообщения для выполнения миссии. MPI [10] является де-факто отраслевым стандартом для передачи сообщений.

Параллельная модель данных, также называемая моделью секционированного глобального адресного пространства (PGAS) [14], предоставляет каждому процессу представление о глобальной памяти, даже если память распределена между машинами.Он делает различие между локальной и глобальной ссылкой на память под контролем программиста. Компилятор и среда выполнения заботятся о преобразовании удаленного доступа к памяти в операции передачи сообщений между процессами [7]. Существует несколько реализаций модели параллельных данных: Coarray Fortran, Unified Parallel C, X10 и Chapel [12].

Модель SPMD — это парадигма программирования высокого уровня, при которой одна и та же программа с разными данными выполняется несколько раз. Вероятно, это наиболее часто используемая модель параллельного программирования для кластеров узлов [12].Модель MPMD — это парадигма программирования высокого уровня, которая позволяет нескольким программам работать с разными данными. С появлением универсального графического процессора (GPGPU) были разработаны модели гибридных параллельных вычислений для использования многоядерного графического процессора для выполнения тяжелых вычислений под управлением потока хоста, выполняемого на центральном процессоре [15].

Когда объем данных велик, требовательный объем памяти может затруднять обработку и обработку данных. Чтобы справиться с такими ситуациями, были разработаны инфраструктуры обработки больших данных, такие как Hadoop и Dryad, которые используют несколько распределенных машин.Hadoop MapReduce — это модель программирования, которая разделяет приложение на две фазы: Map и Reduce [16]. Дриада структурирует вычисления в виде ориентированного графа, в котором вершины соответствуют задаче, а ребра являются каналами передачи данных [17].

3. OpenMP, MPI и MapReduce
3.1. OpenMP

OpenMP — это многопроцессорный прикладной программный вывод (API) с разделяемой памятью для простой разработки параллельных программ с разделяемой памятью [9]. Он предоставляет набор директив компилятора для создания потоков, синхронизации операций и управления общей памятью поверх pthreads.Программы, использующие OpenMP, компилируются в многопоточные программы, в которых потоки используют одно и то же адресное пространство памяти, и, следовательно, обмен данными между потоками может быть очень эффективным.

По сравнению с использованием pthreads и работой с мьютексами и условными переменными, OpenMP намного проще в использовании, поскольку компилятор заботится о преобразовании последовательного кода в параллельный код в соответствии с директивами [12]. Следовательно, программисты могут писать многопоточные программы без серьезного понимания механизма многопоточности.Его среда выполнения поддерживает пул потоков и предоставляет набор библиотек [7].

Он использует блочно-структурированный подход для переключения между последовательными и параллельными секциями, который следует модели разветвления / соединения. При входе в параллельный блок один поток управления разделяется на некоторое количество потоков, и новый последовательный поток запускается, когда все разделенные потоки завершаются. Его директивы позволяют детально контролировать потоки. Он поддерживается на различных платформах, таких как UNIX, LINUX и Windows, а также на различных языках, таких как C, C ++ и Fortran [12].

3.2. MPI

MPI — это спецификация библиотеки передачи сообщений, которая определяет расширенную модель передачи сообщений для параллельного распределенного программирования в распределенной вычислительной среде [10]. На самом деле это не конкретная реализация среды параллельного программирования, и было сделано несколько ее реализаций, таких как OpenMPI, MPICH и GridMPI [7]. В модели MPI каждый процесс имеет собственное адресное пространство и обменивается данными с другими процессами для доступа к другим адресным пространствам.Программисты берут на себя ответственность за разделение рабочей нагрузки и отображение задач, определяющих, какие задачи должны быть вычислены каждым процессом.

MPI предоставляет модели связи точка-точка, коллективные, односторонние и параллельные вводы / выводы [10]. Связь точка-точка позволяет обмениваться данными между двумя согласованными процессами. Коллективное общение — это передача сообщения от процесса всем остальным. Односторонняя связь облегчает удаленный доступ к памяти без согласованного процесса на удаленном узле. Доступны три односторонние библиотеки для удаленного чтения, удаленной записи и удаленного обновления [9].MPI предоставляет различные библиотечные функции для координации передачи сообщений в различных режимах, таких как заблокированная и разблокированная передача сообщений. Он может отправлять сообщения размером в гигабайты между процессами.

MPI реализован на различных платформах, таких как Linux, OS X, Solaris и Windows. Большинство реализаций MPI используют какое-либо сетевое хранилище файлов. В качестве сетевого файлового хранилища может использоваться сетевая файловая система (NFS) и Hadoop HDFS. Поскольку MPI представляет собой абстракцию высокого уровня для параллельного программирования, программисты могут легко создавать приложения для параллельной и распределенной обработки без глубокого понимания базового механизма создания и синхронизации процессов. Чтобы использовать многоядерность процессоров, процессы MPI могут быть организованы так, чтобы иметь несколько потоков внутри себя. Программы на основе MPI могут выполняться на одном компьютере или на кластере компьютеров [18].

3.3. MapReduce

MapReduce — это парадигма программирования для использования Hadoop, признанная репрезентативной средой обработки больших данных [11]. Кластеры Hadoop состоят из тысяч стандартных компьютеров и предоставляют распределенную файловую систему под названием HDFS, которая может безотказно обрабатывать большие объемы данных [19].Кластеры становятся вычислительным ресурсом для облегчения обработки больших данных [20, 21].

MapReduce объединяет приложение в пару (или последовательность пар) функций Map и Reduce. Предполагается, что ввод для функций поступает из файла (ов) HDFS, а вывод сохраняется в файлах HDFS. Файлы данных состоят из записей, каждую из которых можно рассматривать как пару «ключ-значение». Входные данные разделяются и обрабатываются процессами Map, а результаты их обработки формируются в пары ключ-значение и перетасовываются в задачи Reduce в соответствии с ключом. Процессы карты независимы друг от друга, поэтому они могут выполняться параллельно без взаимодействия между ними. Процессы сокращения играют роль агрегирования значений с одним и тем же ключом.

Среда выполнения MapReduce запускает процессы Map и Reduce с учетом локальности данных. Программистам не нужно думать о разделении данных, создании процессов и синхронизации. На всех машинах выполняются одни и те же функции Map и Reduce. Таким образом, парадигму MapReduce можно рассматривать как своего рода модель SPMD.

Парадигма MapReduce — хороший выбор для обработки больших данных, поскольку MapReduce обрабатывает запись за записью, не загружая все данные в память, и, кроме того, программа выполняется параллельно в кластере [20]. Очень удобно разрабатывать программы обработки больших данных с помощью MapReduce, потому что Hadoop предоставляет все необходимое для распределенной и параллельной обработки за сценой, о чем программе не нужно знать.

4. Параллельные программы для задачи поиска кратчайшего пути для всех пар и проблемы соединения

Этот документ посвящен сравнительным исследованиям производительности OpenMP, MPI и MapReduce. OpenMP и MPI сравнивались ранее в [3, 22], но обычно их не сравнивали с MapReduce, поскольку MapReduce не предполагает какой-либо специальной архитектуры памяти. С ростом интереса к большим данным многие практики заинтересованы в использовании MapReduce для обработки больших объемов данных и иногда задач, требующих большого объема вычислений [20].

Как только вы поймете их принцип разработки и механизм, лежащий в основе этих фреймворков, вы можете догадаться, что в какой ситуации кажется лучше.Это исследование предназначено для получения количественных показателей их эффективности. Здесь мы выбираем в качестве эталонных задач две задачи: задачу кратчайшего пути для всех пар как задачу, требующую больших вычислений, и задачу соединения как задачу, требующую большого объема данных.

4.1. Задачи эталонного теста

Задача кратчайшего пути для всех пар состоит в том, чтобы найти кратчайший путь между всеми парами узлов в графе. Проблема возникает в таких областях, как коммуникационные сети, планирование логистики, макетирование, навигация и т. Д.Алгоритм Флойда-Уоршалла — один из наиболее известных алгоритмов решения этой проблемы, который итеративно ищет кратчайшие пути, рассматривая промежуточные узлы один за другим [23]. Алгоритм 1 показывает алгоритм Флойда-Уоршалла, где обозначает матрицу, содержащую расстояние между узлами, и — матрица приоритета, содержащая информацию о кратчайших путях между узлами, — это найденное расстояние, которое получается при использовании набора узлов в качестве промежуточных узлов, и — это предшественник узла на кратчайшем пути от узла к, полученный с использованием набора узлов в качестве промежуточных узлов.

размер строк
матрица входных расстояний
вычислить матрицу приоритета
для
do для
return и

В качестве второй контрольной задачи мы выбираем задачу найти связанные страницы английской Википедии с английскими ключевыми словами, появляющимися на корейских страницах Википедии, а затем размещаем гиперссылки с английских слов Страницы корейской Википедии на найденные страницы английской Википедии. Википедия — это свободная интернет-энциклопедия, имеющая 287 языковых изданий (по состоянию на август 2014 г.). На рис. 1 (a) показана страница корейской Википедии для слова «параллельные вычисления», содержание которого в основном написано на корейском языке, а некоторые известные термины, такие как «параллельные вычисления», помещены в круглые скобки на английском языке. На рисунке 1 (b) показана соответствующая страница английской Википедии для термина «параллельные вычисления». Мы хотим разместить гиперссылку от слова «параллельные вычисления» на странице рисунка 1 (a) на страницу рисунка 1 (b).

Проблема построения гиперссылки может рассматриваться как проблема соединения: корейские страницы Википедии рассматриваются как таблица пар английских слов (слов) и соответствующего содержимого страницы, а английские страницы также рассматриваются как таблица пар их заголовок и их URL. Внутреннее соединение двух таблиц дает всю необходимую информацию для построения гиперссылки. В задаче теста у нас есть XML-архив английской Википедии с 4664819 статьями размером 4,04 гигабайта и корейский XML-архив Википедии с 529997 статьями размером 1. 35 гигабайт. Следовательно, проблема заключается в том, что для обработки большого объема данных требуется много данных.

4.2. Распределенные программы для задачи кратчайшего пути всех пар

Чтобы сравнить производительность моделей OpenMP, MPI и MapReduce для задачи кратчайшего пути всех пар, распределенные программы разрабатываются на основе каждой модели следующим образом. Фактически все программы реализуют алгоритм Флойда-Уоршалла при параллельном выполнении кодов.

Алгоритм 2 показывает псевдокод для решения задачи кратчайшего пути для всех пар, основанной на OpenMP.В коде «параллельный запуск» указывает директиву параллельного выполнения, которая порождает группу потоков по мере необходимости, чтобы заботиться о цикле разделенным образом. «Параллельный конец» указывает место, в котором все потоки соединяются в один поток.

122 параллельное начало 9012 на
строк
матрица расстояний
матрица приоритета
нитей
для
на
параллельный конец
возврат

Кратчайший путь на основе алгоритма 3seudocode для MPI-кодов проблема. В коде «MPI Init» указывает место для загрузки и инициализации библиотеки MPI, а «MPI Finalize» — часть завершения обработки MPI. Согласно идентификатору процесса «pid», каждый процесс заботится о назначенной части и отправляет и получает промежуточные результаты другим процессам и от них.

22 9012 матрица приоритета 9012 для 9012 для
MPI Init
строк
процесса
процессов
матрица расстояний
9012 907
do для
do
отправить строку в другие процессы
получить обновленные строки от других процессов
возврат

Алгоритм 4 показывает псевдокод, основанный на модели MapReduce. Модель MapReduce абстрагирует задание с помощью функций Map и Reduce. Функция карты применяется к каждой записи входного файла, где строка содержит запись. Функция Reduce принимает все выходные данные функции Map и объединяет их в окончательные результаты. Реализованное приложение итеративно повторяет эти фазы MapReduce столько, сколько узлов во входном графе. В коде «Driver ()» играет роль координаты для итеративного вызова циклов MapReduce. Входная запись функции Map означает, что на данный момент самое короткое расстояние от узла до составляет, а предыдущий узел узла на кратчайшем пути составляет, а «запись» указывает операцию по записи записи с ключом и значением в файл HDFS.

9012 если тогда напишите 905
ввод:
Карта
если или затем
для
если тогда напишите
Уменьшить
запись
Драйвер ()
рядов
для
4.
3. Распределенные программы для задачи объединения

В задаче объединения есть два файла XML: файл XML корейской Википедии и файл английской Википедии. Во-первых, нам нужно извлечь английские термины из корейского файла Википедии и создать таблицу записей, каждая из которых состоит из английских терминов и исходного содержимого страницы для дальнейшего использования. Файл английской Википедии преобразуется в таблицу записей, состоящую из заголовка страницы и URL-адреса страницы. После этого две таблицы объединяются для получения информации о добавляемых гиперссылках.

Алгоритм 5 показывает псевдокод для проблемы соединения для получения информации о гиперссылке с использованием конструкции OpenMP. Два файла слишком велики, чтобы поместиться в основную память. Следовательно, они разбиваются на разделы, и файл большего размера (то есть файл английской Википедии) последовательно считывается в память один за другим только один раз, а разделы меньшего файла считываются последовательно столько, сколько разделов больших файлов.

читать на английском языке th of enFile koUrl, word, enUrl)
OMP_JOIN_PAGE (char * koFile, char * enFile, char * outFile)
потоков
из потоков
файл размером
блоков в файле английской Википедии, enFile
размер файла корейской Википедии для одновременного чтения
блоков в корейском файле Википедии, koFile
для eN
для
-й блок koFile
параллельный запуск
резьбы
для
текст eBlock.nextLine ()
title searchTitle (текст)
url ​​searchUrl (текст)
foreach text kBlock
content searchContent (text)
ko wordList
для каждого слова wordList do
if isMatched (word, title) then
enUrl url
else
параллельный конец

Алгоритм 6 показывает псевдокод MPI для проблемы соединения. В коде «отправка» и «получение» обозначают API связи MPI для обмена данными. Каждый процесс заботится о секционированном задании, и файлы читаются построчно, что поддерживается для больших объемов данных операционной системой, такой как Linux.

из других процессов 905Keyword (текст) 905 word wordList do enUrl, isLast) 9 0122
MPI_JOIN_PAGES (char * koFile, char * enFile, char * outFile)
koFileLineSize 9012File2 9012 koFileLineSize L 9012 nRank ← номер идентификатора процесса в коммуникаторе
divLine ← количество выделенных строк каждому процессу
строка ← переместить указатель файла на первую из выделенных строк
если nRank = 0, то
в то время как истина do
send (NULL, NULL, NULL, NULL, true)
другим процессам
receive (title, koUrl, word, enUrl, isLast)
вых. Напишите (title, koUrl, word, enUrl)
if isLast (ALL) затем прервите
else
for = 0 в divLine do
text ← enFile.nextLine (line + )
title ← searchTitle (текст)
content ← searchContent (текст)
koUrl ← searchUrl (текст)
if isExist (word, enFile) then
enUrl ← getUrl (word, enFile)
else
другим процессам
receive (title, koUrl, word, enUrl, isLast)
из других процессов
если isLast (ALL), то сломать
MPI-Finalize

Алгоритм 7 показывает коды MapReduce двух функций Map для статей в корейской Википедии и статей Википедии на английском языке a Функция уменьшения. Функция Korean Wikipedia Map извлекает английское слово (слова) с каждой корейской страницы и создает записи слова (слов) и всей статьи. Функция English Wikipedia Map извлекает заголовок и URL-адрес английской страницы и генерирует с ними запись. Функция Reduce получает выходные данные обеих карт и находит совпадающие пары для построения информации о гиперссылках со слов на корейских страницах на английские страницы. На рисунке 2 показана конфигурация функций Map и Reduce для извлечения информации о гиперссылках из двух файлов.

) 907 MAP 9012 (слово, ввод) Файл английской Википедии REDUCE

7 слово .getTitle ()

koreanPage .setUrl (url)
MAP для корейской Википедии:
Входной XML-файл корейской Википедии
MAP (ключ объекта = null, страница input = корейский файл Wikipedia)
(line input.read
заголовок searchTitle (строка)
контент searchContent (строка)
wordListEngKeyword (контент)
для всех слов wordList do
122
Ввод: XML-файл английской Википедии
MAP (Ключ объекта = null, ввод страницы = английский файл Википедии)
строковый ввод. readLine ()
Заголовок (строка)
url ​​searchUrl (строка)
Page out (title: title, url: url)
write (title, out)
(Текстовая клавиша, Страница,…)
список новый Список <Страница>
для всех,,… do
если IsEnglish (), то
url ​​.getUrl ()
еще
list.add ()
для всех koreanPage список do
write (key, koreanPage)

5. Эксперименты

Для двух задач теста параллельные программы были реализованы с использованием OpenMP, MPI и MapReduce соответственно . В экспериментах использовался кластер из 5 ПК, каждый из которых имел процессор Intel Core i7-4770 3,40 ГГц и 16 ГБ ОЗУ и был установлен с 64-разрядной версией CentOS-6.4 LINUX. Для приложений MapReduce Hadoop HDFS и YARN были установлены в кластере, где HDFS — это распределенная файловая система в Hadoop, а YARN — менеджер ресурсов и приложений. MPICH, который является реализацией MPI, был установлен на каждой машине в YARN и HDFS. OpenMP был установлен на одном узле, поскольку он поддерживает только модель общей памяти, но не модель распределенной памяти.

Для задачи кратчайшего пути для всех пар случайным образом были сгенерированы три графа выборки с номерами узлов 10, 100 и 1000 соответственно. Когда они были сгенерированы, каждый узел был настроен на связь с половиной других узлов. Когда записываются окончательные результаты, может существовать узкое место, если в качестве вывода используется один файл. Следовательно, для честных сравнений каждому процессу или потоку разрешено записывать свои выходные данные в свой собственный выходной файл.

В таблице 1 показано время выполнения, полученное в экспериментах по задаче поиска кратчайшего пути для всех пар.Для этой проблемы с интенсивными вычислениями программа OpenMP дала наилучшую производительность при использовании 10 потоков. Программа MPI выполнялась на одной машине и на кластере из 5 машин с 10 процессами. Из-за накладных расходов на вычисления кластер показал низкую производительность для программы MPI. В условиях эксперимента узкое место связи было серьезным, даже несмотря на то, что машины были подключены через коммутатор со скоростью 1 Гбит / с. Производительность MPI на отдельной машине несравнима с OpenMP, потому что потоки OpenMP совместно используют глобальное адресное пространство, а процессы MPI взаимодействуют с использованием протокола передачи сообщений.Если какое-либо приложение может быть запущено на одном компьютере высокого класса, OpenMP предпочтительнее MPI. MapReduce не подходит для ресурсоемких и итерационных вычислительных задач, таких как задача поиска кратчайшего пути для всех пар.

9012 9012 9012 901255 Cluster м 26 с
Размер узла Framework
MapReduce MPI OpenMP
OpenMP
0.32 с 0,34 с 0,1 с
100 16 м 52 с 0,44 с 0,41 с 0,25 с
1000 4 h 4 м 39 с 9012 м 48 с 24,14 с 8,03 с

В таблице 2 показаны результаты эксперимента для задачи соединения. Время выполнения варьируется в зависимости от контекста выполнения, такого как пропускная способность сети и управление ресурсами операционных систем, поэтому одни и те же эксперименты проводились трижды для каждого параметра.Для честных сравнений при реализации операций соединения не использовались специальные структуры индексации, такие как B + tree [23]. Однако на каждом фреймворке была реализована та же самая логика. Программа на основе MapReduce оказалась лучшей среди трех моделей. В операции соединения нам нужны только заголовок и URL-адрес английских страниц Википедии, и, следовательно, реализации MPI и OpenMP просто сканируют английские страницы как поток и сохраняют в памяти весь набор пар заголовка и URL-адреса. Затем страницы корейской Википедии читаются одна за другой, чтобы выяснить, какие английские термины появляются.OpenMP дал лучшую производительность, чем MPI, для проблемы соединения, потому что курируемая информация для английских страниц была загружена в память целиком, а потоки OpenMP не имеют служебных данных для доступа к памяти. Из этих наблюдений мы видим, что MapReduce — лучший выбор для обработки больших объемов данных с большим объемом данных.

155
м
Проблема Фреймворк
MapReduce MPI OpenMP
93 ч 14 м
6.Выводы

OpenMP, MPI и MapReduce являются наиболее широко признанными средами параллельного или распределенного программирования. Каждый из них считается стандартом де-факто для своей вычислительной модели. Чтобы оценить их производительность, мы реализовали программы как для задачи поиска кратчайшего пути для всех пар, так и для задачи соединения для извлечения гиперссылок из двух файлов с использованием трех сред, соответственно. Производительность каждой модели измерялась по времени выполнения.

По результатам эксперимента мы наблюдали следующее.Если проблема достаточно мала, чтобы ее можно было решить, и вычислительных ресурсов, таких как ядра и память, достаточно, OpenMP — хороший выбор. Когда размер данных невелик и проблема требует больших вычислений, MPI можно рассматривать как основу. Когда размер данных велик и задачи не требуют итеративной обработки, MapReduce может стать отличной платформой. OpenMP — самый простой в использовании, потому что не нужно уделять особого внимания, потому что нам просто нужно разместить некоторые директивы в последовательном коде.MapReduce относительно прост в использовании, если мы можем абстрагировать приложение на этапах Map и Reduce. Программистам не нужно учитывать разделение нагрузки и синхронизацию. Однако программы MapReduce отнимают много времени для решения проблем, требующих большого количества итераций, таких как задача поиска кратчайшего пути для всех пар. MPI позволяет использовать более гибкие структуры управления, чем MapReduce; следовательно, MPI — хороший выбор, когда программа должна выполняться параллельно и распределенно со сложной координацией между процессами.

В этом исследовании не рассматривалась модель CUDA (вычислительная унифицированная архитектура устройства), которая представляет собой платформу параллельных вычислений и модель программирования для графических процессоров [24]. Было бы интересно сравнить CUDA с обсуждаемыми моделями программирования для некоторых дополнительных наборов практических задач.

Конфликт интересов

О потенциальном конфликте интересов, относящемся к данной статье, не сообщалось.

Благодарность

Это исследование было поддержано MSIP (Министерство науки, ИКТ и планирования будущего), Корея, в рамках Программы поддержки ITRC (Центр исследований информационных технологий) (NIPA-2013-H0301-13-4009) под руководством NIPA (Национальное агентство развития ИТ-индустрии).

MPI Tutorial Введение · MPI Tutorial

Автор: Уэс Кендалл

Параллельные вычисления сейчас являются такой же частью жизни каждого, как персональные компьютеры, смартфоны и другие технологии. Вы, очевидно, это понимаете, потому что зашли на сайт MPI Tutorial. Независимо от того, идете ли вы на курсы по параллельному программированию, учитесь для работы или просто изучаете это, потому что это весело, вы выбрали навык, который будет оставаться невероятно ценным на долгие годы.На мой взгляд, вы также выбрали правильный путь к расширению своих знаний о параллельном программировании — изучив интерфейс передачи сообщений (MPI). Хотя MPI является более низким уровнем, чем большинство библиотек параллельного программирования (например, Hadoop), это отличная основа для развития ваших знаний о параллельном программировании.

Прежде чем я углублюсь в MPI, я хочу объяснить, почему я сделал этот ресурс. Когда я учился в аспирантуре, я много работал с MPI. Мне посчастливилось работать с важными фигурами сообщества MPI во время стажировки в Аргоннской национальной лаборатории и использовать MPI на больших суперкомпьютерных ресурсах, чтобы делать сумасшедшие вещи в моих докторских исследованиях.Однако, даже имея доступ ко всем этим ресурсам и знающим людям, я все равно обнаружил, что изучение MPI было трудным процессом.

Изучение MPI было трудным для меня по трем основным причинам. Во-первых, онлайн-ресурсы для изучения MPI в большинстве своем устарели или недостаточно основательны. Во-вторых, было трудно найти какие-либо ресурсы, в которых подробно описывалось бы, как я могу легко создать свой собственный кластер или получить к нему доступ. И, наконец, самая дешевая книга по MPI на момент моего обучения в аспирантуре стоила колоссальных 60 долларов — огромная цена для аспиранта.Учитывая, насколько важно параллельное программирование в наши дни, я считаю, что не менее важно, чтобы люди имели доступ к более подробной информации об одном из фундаментальных интерфейсов для написания параллельных приложений.

Хотя я ни в коем случае не являюсь экспертом по MPI, я решил, что для меня будет полезно распространить всю информацию, которую я узнал о MPI в аспирантуре, в виде простых руководств с примерами кода, которые можно выполнить на вашем . собственный кластер ! Я надеюсь, что этот ресурс станет ценным инструментом для вашей карьеры, учебы или жизни, потому что параллельное программирование — это не только настоящее, это — это будущее .

Краткая история MPI

До 1990-х программистам повезло меньше, чем нам. Написание параллельных приложений для разных вычислительных архитектур было сложной и утомительной задачей. В то время многие библиотеки могли облегчить построение параллельных приложений, но не было общепринятого способа сделать это.

В то время большинство параллельных приложений находились в области науки и исследований. В библиотеках чаще всего применялась модель передачи сообщений.Какая модель передачи сообщений? Все это означает, что приложение передает сообщения между процессами для выполнения задачи. Эта модель неплохо работает на практике для параллельных приложений. Например, процесс-менеджер может назначать работу рабочим процессам, передавая им сообщение с описанием работы. Другой пример — приложение параллельной сортировки слиянием, которое сортирует данные по процессам локально и передает результаты соседним процессам для объединения отсортированных списков. Практически любое параллельное приложение можно выразить с помощью модели передачи сообщений.

Поскольку в то время в большинстве библиотек использовалась одна и та же модель передачи сообщений с небольшими различиями в функциях между ними, авторы библиотек и другие собрались на конференции Supercomputing 1992, чтобы определить стандартный интерфейс для выполнения передачи сообщений — интерфейс передачи сообщений. Этот стандартный интерфейс позволит программистам писать параллельные приложения, переносимые на все основные параллельные архитектуры. Это также позволит им использовать функции и модели, которые они уже использовали в текущих популярных библиотеках.

К 1994 году были определены полный интерфейс и стандарт (MPI-1). Имейте в виду, что MPI — это , только — определение интерфейса. После этого разработчики должны были создать реализации интерфейса для своих архитектур. К счастью, законченные реализации MPI стали доступны только через год. После создания первых реализаций MPI получил широкое распространение и до сих пор остается методом de facto для написания приложений с передачей сообщений.

Точное представление о первых программистах MPI.

Дизайн

MPI для модели передачи сообщений

Перед тем, как начать обучение, я расскажу о нескольких классических концепциях, лежащих в основе разработки MPI модели передачи сообщений параллельного программирования. Первым понятием является коммуникатор . Коммуникатор определяет группу процессов, которые могут взаимодействовать друг с другом. В этой группе процессов каждому назначается уникальный ранг , и они явно взаимодействуют друг с другом своими рангами.

В основе коммуникации лежат операции отправки и получения между процессами. Процесс может отправить сообщение другому процессу, предоставив ранг процесса и уникальный тег для идентификации сообщения. Затем получатель может опубликовать получение сообщения с заданным тегом (или он может даже не заботиться о теге), а затем соответствующим образом обработать данные. Связь, подобная этой, в которой задействованы один отправитель и получатель, известна как двухточечная связь .

Во многих случаях процессам может потребоваться взаимодействие со всеми остальными. Например, когда процесс-менеджер должен транслировать информацию всем своим рабочим процессам. В этом случае было бы обременительно писать код, который выполняет все операции отправки и получения. Фактически, он часто не использовал бы сеть оптимальным образом. MPI может обрабатывать широкий спектр этих типов коллективных сообщений , которые включают все процессы.

Комбинация двухточечной и коллективной связи может использоваться для создания очень сложных параллельных программ. Фактически, эта функциональность настолько мощна, что нет необходимости даже начинать описание продвинутых механизмов MPI. Мы сохраним это до следующего урока. На данный момент вам следует поработать над установкой MPI на отдельном компьютере или запуском MPI-кластера Amazon EC2. Если у вас уже установлен MPI, отлично! Вы можете перейти к уроку MPI Hello World.

Использование MPI-2 | MIT Press

Сводка

Использование MPI — это полностью последняя версия введенного авторами в 1994 году введения в основные функции MPI.Он добавляет материал о новых привязках C ++ и Fortran 90 для MPI по всей книге.

Спецификация интерфейса передачи сообщений (MPI) широко используется для решения важных научных и инженерных задач на параллельных компьютерах. Существует более дюжины реализаций на компьютерных платформах, от суперкомпьютеров IBM SP-2 до кластеров ПК под управлением Windows NT или Linux (машины «Беовульф»). Первоначальный стандарт MPI Standard, MPI-1, был недавно обновлен MPI Forum.Новая версия, MPI-2, содержит как значительные усовершенствования существующего ядра MPI, так и новые функции. Использование MPI — это полностью последняя версия введенного авторами в 1994 году основных функций MPI. Он добавляет материал о новых привязках C ++ и Fortran 90 для MPI по всей книге. Он содержит более подробное обсуждение экстентов типов данных, наиболее часто неправильно понимаемой особенности MPI-1, а также материал о новых расширениях базовых функций MPI, добавленных форумом MPI-2 в области типов данных MPI и коллективных операций.Использование MPI-2 охватывает новые расширения базового MPI. К ним относятся параллельный ввод-вывод, операции удаленного доступа к памяти и динамическое управление процессами. В том также включены материалы по настройке приложений MPI для обеспечения высокой производительности в современных реализациях MPI.

Мягкая обложка
58,00 долларов США Икс ISBN: 9780262571333 406 с. | 7,8 дюйма x 9 дюймов

Авторы

Уильям Гропп
Уильям Гропп — директор Института параллельных вычислений, а Томас М.Зибель Кафедра компьютерных наук Иллинойского университета в Урбане-Шампейн.
Юинг Ласк
Юинг Ласк — заслуженный научный сотрудник Аргоннской национальной лаборатории.
Раджив Тхакур
Раджив Такур — заместитель директора отдела математики и информатики Аргоннской национальной лаборатории.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *