8109-1 (Суперкомпьютеры, доступные всем)

Суперкомпьютеры, доступные всем

Два раза в год – в июне и ноябре – университеты Мангейма и штата Теннеси вместе с Национальным научно-исследовательским вычислительным центром при Министерстве энергетики США публикуют список пятисот самых высокопроизводительных суперкомпьютеров – Top500, куда включают сведения как о наиболее производительных многопроцессорных суперкомпьютерах, так и о мощнейших кластерных системах.

Если сопоставить последний список Top500 с опубликованным в июне 2003г., то обнаружится, что за истекший год количество систем на базе процессора Intel Xeon выросло почти в 3 раза (с 76 до 225 систем) и еще заметнее – более чем в 3 раза (с 19 до 61 системы) – увеличилось использование в суперкомпьютерах процессоров Intel Itanium2. Таким образом, более половины суперкомпьютеров (286 из 500) в последнем списке Top500 созданы на базе процессоров Intel, что красноречиво свидетельствует об ускоряющемся переходе от специализированного подхода к созданию суперкомпьютеров к методике, основанной на использовании стандартных готовых компонентов. Напомним, что три года назад в мировом рейтинге самых производительных компьютерных систем было всего 3 машины, созданные на основе продукции Intel.

Увеличение популярности высокопроизводительных систем на базе процессора Intel

Системы на базе архитектур Intel занимают четыре места в первой десятке списка Top500. Второе место в рейтинге принадлежит компьютерному кластеру Thunder, созданному на базе архитектуры Intel Itanium и располагающемуся в Национальной лаборатории им. Лоуренса Ливермора при Министерстве энергетики США. Thunder является самым высокопроизводительным из вычислительных кластеров, при том что на создание и развертывание этой системы ушло всего пять месяцев. На базе процессоров Intel работают также суперкомпьютеры в Национальном центре приложений для суперкомпьютеров (National Center for Supercomputing Applications, 5-е место в списке, 2500 процессоров Intel Xeon), Институте физических и химических исследований (7-е место, 2048 процессоров Intel Itanium2) и Национальной лаборатории Pacific Northwest (9-е место, 1936 процессоров Intel Itanium2).

«Архитектура Intel становится все более популярной в индустрии суперкомпьютеров, что отражает преимущества подхода, который основан на использовании стандартных компонентов и обеспечивает экономию времени проектирования, а также расходов по сравнению с индивидуальным подходом, – говорит Аби Талвалкар (Abhi Talwalkar), вице-президент корпорации Intel и генеральный менеджер подразделения Enterprise Platforms Group. – Благодаря использованию готовых компонентов архитектур Intel Itanium или Intel Xeon, сегодня мы можем за считанные месяцы создавать суперкомпьютеры, на сборку которых раньше уходили годы, причем их стоимость также значительно уменьшается. Эту тенденцию невозможно игнорировать, поскольку сегодня суперкомпьютеры, ранее доступные только для проектов с огромными бюджетами, могут использоваться в самых разных областях».

Самая высокопроизводительная кластерная система в мире

Используемый в Национальной лаборатории им. Лоуренса Ливермора суперкомпьютер Thunder занимает второе место в списке Top500 за июнь 2004г. Эта система на базе 4096 процессоров Intel Itanium2 представляет собой самый мощный вычислительный кластер в мире. Его производительность составляет 19,94триллиона терафлопс. Суперкомпьютер Thunder поддерживает работу системы национальной безопасности США и научные программы в таких областях, как термоядерный синтез, материаловедение, строительная механика, наука об электромагнитных характеристиках атмосферы, биология и сейсмология.

«Мы создали суперкомпьютер Thunder всего за пять месяцев, – говорит Марк Сигер (Mark Seager), заместитель начальника отделения Национальной лаборатории им. Лоуренса Ливермора, в чьем ведении находятся программы, связанные с вычислительными платформами. – Основанный на стандартных компонентах Intel подход позволил нам значительно сократить время ввода системы в эксплуатацию. Кроме того, он соответствовал нашим требованиям к таким аспектам, как соотношение цена/производительность, вентиляция, надежность и защита инвестиций в будущем при установке новых процессоров».

Программа Advanced Computing Program

Осенью 2003 года на конференции Supercomputing 2003 корпорация Intel представила новую программу – Advanced Computing Program, которая предусматривает выделение 36 миллионов долларов и дополнительные технические ресурсы на стимулирование научно-конструкторских работ и инвестиций в высокопроизводительные решения и системы будущего. Задача программы – дать организациям, традиционно использующим суперкомпьютеры, возможность быстро развертывать масштабируемые, высокопроизводительные вычислительные системы, отличающиеся простотой использования и эксплуатации.

Тогда же на выставке Supercomputing 2003 корпорация Intel совместно с другими компаниями отрасли продемонстрировала высокопроизводительное кластерное решение с производительностью 1 терафлопс (триллион операций с плавающей запятой в секунду), построенное на базе стандартных конструктивных блоков, включая технологии InfiniBand и PCI Express. Конфигурация, собранная на выставочной площадке менее чем за два дня, подчеркнула простоту построения решений, основанных на отраслевых стандартах, и потрясающие вычислительные возможности кластера из 192 узлов с архитектурой Intel. В прошлом построение конфигураций такого уровня производительности требовало многомесячной настройки, а их демонстрация в условиях выставки была бы невозможна.

Крайне важно то, что экономические параметры масштабируемых платформ на базе процессоров Intel позволили расширить область применения высокопроизводительных систем, выведя их за рамки суперкомпьютерных центров и сделав такие системы доступными широкому сообществу пользователей в различных отраслях, а также тысячам небольших, но влиятельных научных, исследовательских и академических организаций. Решения на базе процессоров Intel продолжают быстро набирать популярность благодаря великолепному соотношению цена/производительность и масштабируемости, возможности использования разработок с открытым исходным кодом и компонентов различных поставщиков.

«Закон Мура вывел вычислительные платформы на базе архитектуры Intel на передний край прогресса в области научно-технических систем и систем для бизнеса. Эти платформы, разработанные на базе недорогих процессоров Intel и массовых сетевых технологий, в корне изменили подход к построению вычислительных сетей и высокопроизводительных компьютеров, – говорит Том Гиббс (Tom Gibbs), директор корпорации Intel по промышленным решениям. – Технологии Intel, сочетающие эффективное масштабирование производительности с доступной ценой, помогают реализовать общемировые проекты вычислительных сетей для ускорения научных исследований и новаторских разработок в биологии, биоинформатике, прогнозировании погоды, моделировании финансовых процессов и энергетике».

Суперкомпьютеры в России

Во всемирный процесс активизации рынка высокопроизводительных вычислений (HPC) все активнее включается и Россия. В 2003 году компании Arbyte и Kraftway при поддержке корпорации Intel объявили о создании своих Центров компетенции на базе платформы Intel, деятельность которых, в том числе, будет направлена и на построение НРС-систем. Кроме того, компании Intel и IBM сообщили о том, что компания Paradigm, ведущий поставщик технологий для обработки геолого-геофизических данных и проектирования бурения для нефтегазовой отрасли, модернизировала свой расположенный в Москве центр обработки сейсмических данных, установив серверный кластер IBM из 34 двухпроцессорных серверов на базе процессоров Intel Xeon. Новая система ускорила работу ресурсоемких вычислительных приложений Paradigm за счет применения кластерных технологий на базе ОС Linux. Новые возможности проведения более точных расчетов, несомненно, увеличат конкурентоспособность российских нефтяных компаний на мировом рынке.

Следует также упомянуть российско-белорусскую компьютерную программу «СКИФ», в рамках которой в 2003 году был создан кластер «СКИФ К-500» с пиковой производительностью более 700 миллиардов операций в секунду. Кластер установлен в Объединенном институте проблем информатики Национальной академии наук Беларуси, который выполнил окончательную сборку и наладку системы. Кластер используется для высокопроизводительных вычислений в наукоемких отраслях промышленности, биологии, медицине, генетике, геологоразведке, для контроля за окружающей средой, прогнозирования погоды, решения транспортных и многих других задач. «СКИФ К-500» построен на основе 128 процессоров Intel Xeon, которые объединены в 64 двухпроцессорных вычислительных узла.

В июне 2004г. представители компании «Т-Платформы», Института программных систем (ИПС) РАН и корпорации Intel объявили о создании четырехузлового кластера T-Bridge8i на базе процессоров Intel Itanium2 и технологии InfiniBand, а также рассказали о перспективах использования данного решения в рамках программы «СКИФ». Кластер T-Bridge8i стал первой в России системой на основе процессоров Intel Itanium2, двухпроцессорные узлы которой выполнены в конструктиве высотой 1U. Объединив в T-Bridge8i передовые достижения в области 64-разрядной процессорной архитектуры и кластерных коммуникаций, инженеры «Т-Платформы» построили уникальное по концентрации вычислительной мощности решение, обладающее широкими возможностями для масштабирования. Этот кластер предназначен для решения задач, требующих максимальной производительности вычислений с плавающей точкой, и может эффективно использоваться в различных отраслях промышленности и для научных расчетов. В рамках программы «СКИФ» T-Bridge8i будет применяться с целью адаптации для архитектуры Intel Itanium программного обеспечения, разработанного в рамках программы, а также для исследований в области GRID-технологий.

«Мы давно работаем с системами на базе 64-разрядной архитектуры Intel, и наши тесты показывают наилучшую производительность процессоров Intel Itanium2 на вычислениях с плавающей точкой. На мой взгляд, «СКИФ» – это единственная государственная программа, в рамках которой предпринимаются серьезные шаги по решению проблем отечественной суперкомпьютерной отрасли. Поэтому мы надеемся, что, инвестируя наши разработки и средства в программу «СКИФ», мы вносим свой вклад в развитие отечественной экономики», – отметил директор компании «Т-Платформы» Всеволод Опанасенко.

Список литературы

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.n-t.org/