В минэнерго еще не знают, как строить такие суперкомпьютеры: процессоры, системы хранения данных, сетевые интерфейсы и принципы программирования для них пока еще только разрабатываются.

Новый вычислительный центр Лаборатории им. Лоренса в Беркли возводится в живописном месте с видом на залив Сан-Франциско. Источник: lnbl.org

Новый вычислительный центр Лаборатории им. Лоренса в Беркли возводится в живописном месте с видом на залив Сан-Франциско. Источник: lnbl.org

Минэнерго готовит для конгресса США доклад, в котором будет изложен план создания экзафлопсного суперкомпьютера к 2019-2020 году и ориентировочная стоимость проекта. На сегодня специалисты лаборатории точно знают только одно — как будут охлаждаться такие системы.

Новый ЦОД, получивший название Computational Research and Theory Facility, охлаждаться наружным воздухом. На территории Залива настолько прохладно, что примерно 95% времени наружного воздуха будет достаточно, утверждает Катрин Йелик, помощник директора лаборатории. «А если сборщики суперкомпьютера поднимут стандарты рабочей температуры систем, то их можно будет охлаждать наружным воздухом круглый год», — добавляет она.

Строение площадью 13 тыс. м2 разместится на склоне холма — из окон можно будет видеть залив во всей его красе. Новый ЦОД будет обслуживать сразу два офиса лаборатории. В здании хватит места для размещения сразу двух суперкомпьютеров, даже экзафлопсных. «Думаю, две экзафлопсных системы вполне поместятся», — отмечает Йелик. Завершить строительство планируется в 2014 году.

Суперкомпьютеры обычно охлаждаются жидкостными системами, но в новом ЦОД также будет применяться принцип испарительного охлаждения, когда вода будет пропускаться через охлаждающую башню. На нижнем этаже здания, где разместится инженерное оборудование, пол будет иметь градиентное покрытие, втягивающее наружный воздух, — сообщает Йелик.

Система экзафлопсного быстродействия сможет выполнять 1018 операций с плавающей запятой в секунду. Правительство установило требование для инженеров, согласно которому такая система должна потреблять не более 20 МВт. Для сравнения, нынешние системы на 20 PFLOPS (что в 500 раз меньше экзафлопса) потребляют около 7 МВт. Во всем мире строятся крупные коммунальные ЦОД, чья потребляемая мощность составит 100 МВт или больше.

Использование наружного воздуха, так называемое естественное охлаждение (free cooling) — одна из ведущих тенденций проектирования современных ЦОД.

Например, Google построила в г. Хамина (Финляндия) центр обработки данных, оборудование которого охлаждается водами Балтийского моря. В октябре Facebook объявила о начале строительства охлаждаемого наружным воздухом ЦОД в г. Лулео (Швеция) близ арктического полярного круга. HP построила близ побережья Северного моря в Великобритании ЦОД, который охлаждается холодным океанским воздухом.

В Кеблавике (Исландия) компания Verne Global возвела «безуглеродный» ЦОД — он получает электричество от гидроэлектростанции и турбин, сооруженных на геотермальных источниках. Холодный исландский климат позволяет охлаждать ЦОД за счет наружного воздуха. Предусмотрено два режима работы; первый это непосредственное естественное охлаждение, когда воздух втягивается в ЦОД снаружи через фильтры, — сообщает директор по технологиям компании Тэйт Кэнтрелл.

Второй режим — рециркуляция, когда наружный воздух внутрь здания не попадает. В этом режиме используется теплообменник с холодным и горячим змеевиками. Холодный охлаждает поток воздуха, проходящий через ЦОД, горячий охлаждается наружным воздухом, — объясняет Кэнтрелл.

Теплообменник применяется в двух случаях. Во-первых, для сбережения влаги в воздухе при низкой точке росы. На случай, если воздух станет слишком сухим, также предусмотрены увлажнители — при уровне влажности ниже определенного есть риск появления статического электричества. Переключение на теплообменник происходит также в целях защиты фильтров, когда сильный шторм поднимает в воздух большое количество пыли.

На закладке нового ЦОД Лаборатории в Беркли присутствовал ее бывший директор, ныне министр энергетики США Стив Чу. «Этот вычислительный центр станет воплощением лучшего из того, что в США создается исследователями, — заявил он. — Вычисления станут главным двигателем дальнейших инноваций и повышения конкурентоспособности нашей страны», — заявил он.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями