Инженеры корпорации IBM завершают сборку суперкомпьютера, который впервые перешагнет петафлопный рубеж

Последняя версия суперкомпьютера IBM Roadrunner представляет собой гибридный кластер, который, по оценкам его создателей, в ходе испытаний должен преодолеть высочайший барьер - в 1 PFLOPS. К достижению этой цели стремятся многие производители компьютеров, включая такие компании, как Cray, Hewlett-Packard, Sun Microsystems и SGI. Но главный инженер проекта IBM Roadrunner Дон Грайс надеется, что Голубому гиганту удастся опередить остальных в этой гонке.

"Мы обязательно преодолеем барьер в 1 PFLOPS, - заявил он. - Неизвестным остается лишь день, когда произойдет это событие. Не думаю, что перед нами возникнут какие-то непреодолимые препятствия. Нужно только проявлять настойчивость".

Для ядерного оружия и генома

Новый суперкомпьютер будет установлен в Национальной лаборатории Министерства энергетики США в Лос-Аламосе. По словам руководителя подразделения высокопроизводительных вычислений этой лаборатории Джона Моррисона, суперкомпьютер планируется использовать при проведении работ, связанных с вопросами обеспечения национальной безопасности, при организации ежегодных испытаний различных систем ядерного оружия, а также для прогнозирования долгосрочных изменений климата. Кроме того, новая система должна найти применение при исследовании Вселенной и человеческого генома.

"Теперь у нас появится возможность решать задачи, которые ранее были нам недоступны, - подчеркнул Моррисон. - По сути, мы выходим на новый уровень. Можно будет выполнять сложнейшие вычисления, которые до сих пор даже не рассматривались. Подписанный лабораторией договор и реализация проекта Roadrunner призваны вывести производительность на уровень, измеряемый в петафлопах".

По словам Грайса, за одну неделю новая машина способна проделать объем вычислительных работ, на выполнение которого у суперкомпьютера десятилетней давности ушло бы двадцать лет.

Волнующий момент

"Если в мае Roadrunner сумеет преодолеть барьер в 1 PFLOPS, система IBM BlueGene впервые с ноября 2004 года утратит лидерство в списке Top 500, где представлены самые мощные на сегодняшний день суперкомпьютеры в мире", - сообщил один из основателей рейтинга Top 500, профессор Университета штата Теннесси Джек Донгарра.

1 PFLOPS - это уровень производительности, при котором компьютер выполняет 1000 триллионов вычислительных операций в секунду. Производительность BlueGene оценивается в 478 TFLOPS (TFLOPS - триллион плавающих операций в секунду).

"Наступает очень волнующий момент, потому что в мире появляется первый компьютер, имеющий реальную возможность преодолеть барьер в 1 PFLOPS , - отметил Донгарра. - Очередной шедевр вычислительной техники, поднимающий планку на новую высоту. А между тем, сегодня уже все суперкомпьютеры, входящие в список Top 500, демонстрируют производительность, превышающую 1 TFLOPS".

Действительно, проводя исторические параллели, мы видим: пришло время взятия очередной серьезной высоты в области вычислений. 22 года тому назад компьютер впервые преодолел рубеж в 1 GFLOPS, одиннадцать лет назад суперкомпьютер ASCI Red сумел продемонстрировать производительность в 1 TFLOPS. Аналитик компании Gabriel Consulting Group Дэн Олдс полагает, что взятие барьера в 1 PFLOPS станет крупнейшим достижением не только для представителей компьютерной отрасли, но и для исследователей, работающих в самых разных областях.

"Это действительно следует рассматривать как выдающееся событие, - подчеркнул Олдс. - Позволю себе привести простое сравнение. Ресурсы человеческого мозга оцениваются приблизительно в 100 TFLOPS. Мы используем, наверное, около 10% от этого объема, многие из нас - даже меньше. Это означает, что компьютер, установленный в Ливерморе, работает примерно в 4,7 раза быстрее человеческого мозга, а быстродействие суперкомпьютера Roadrunner по сравнению с этой системой удвоилось. Это очень высокая производительность".

Спасибо Opteron и Cell

Новый суперкомпьютер IBM представляет собой уже второй вариант Roadrunner. Первая кластерная система развивает производительность в 70 TFLOPS и находится сейчас в лаборатории в Лос-Аламосе. Она построена на базе процессоров AMD Opteron и работает под управлением операционной системы Linux.

Новая версия Roadrunner также существует под управлением ОС Linux, а своей выдающейся производительностью обязана процессорам Cell, которые разрабатывались для игровой приставки PlayStation 3 совместными усилиями инженеров компаний IBM, Toshiba и Sony, а также процессорам AMD Opteron. Процессоры Cell в гибридном суперкомпьютере предназначены именно для организации массовых вычислений.

"Мы тщательно изучали этот вопрос и можем с уверенностью утверждать, что Cell является одним из лучших процессоров в мире для выполнения вычислений, - сообщил Грайс, которому первому пришла в голову идея использовать чипы Cell в суперкомпьютере. - Он создавался для организации высокопроизводительных вычислений в видеоиграх. Благодаря качествам, определяющим эффективность его применения в играх, этот процессор хорошо подходит и для построения суперкомпьютера. Обладая минимальными возможностями взаимодействия с операционной системой, он нацелен исключительно на выполнение вычислительных операций".

Аналитик компании IDC Стив Конвей полагает, что в перспективе популярность гибридной архитектуры у производителей суперкомпьютеров будет расти.

"Конструкция, объединяющая процессоры x86 с чипом из области видеоигр, действительно выглядит весьма интересно, - подчеркнул он. - Тенденция построения гибридных систем выходит за рамки суперкомпьютеров. И я уверен, что развитие в этом направлении будет лишь ускоряться".

21 грузовик

Новая система Roadrunner потребляет 3,9 МВт электроэнергии. Этого достаточно, для того чтобы обеспечить работу 39 тыс. 100-ваттных электрических лампочек. В серверах IBM LS21 Blades размещается 6948 двухъядерных процессоров Opteron, 12 960 процессоров Cell установлено в серверах-лезвиях IBM QS22. Машина, имеющая 80 Тбайт оперативной памяти, занимает 296 стоек IBM BladeCenter H. Для развертывания системы массой 227 тонн нужна площадь в 557 кв. м и 92 км волоконно-оптического кабеля.

По окончании тестирования суперкомпьютер будет погружен на 21 трейлер и перевезен в город Лос-Аламос, где будет осуществляться его повторная сборка и тестирование.

По словам Конвея, ближайшие несколько недель обещают стать весьма интересными. Список суперкомпьютеров Top 500 планируется обновить 17 июня на конференции International Supercomputing Conference, которая будет проходить в Дрездене. Любая компания, приближающаяся к рубежу в один петафлоп, может воспользоваться открывающейся возможностью и попытаться повысить свой рейтинг.

"Взятие планки, установленной на уровне одного петафлопа, станет новым символом, - пояснил Конвей. - Это достижение можно сравнить с преодолением бегуном дистанции в одну милю быстрее четырех минут. У людей появится уверенность в том, что им по плечу рубеж и в 10, и в 1000 PFLOPS ".

В начале мая представители NASA, а также компаний SGI и Intel, поддерживающих партнерские отношения с американским космическим агентством, сообщили о проектировании суперкомпьютера, который должен преодолеть барьер в 1 PFLOPS в следующем году, а к 2012 году покорить рубеж в 10 PFLOPS.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями