На пути к экзафлопсу

Гибридная стратегия создания элементной базы отечественных суперкомпьютеров предусматривает сочетание копирования и самостоятельной разработки при создании разных типов компонентов, включая и процессоры.

Темы ноябрьского, декабрьского, январского и февральского номеров журнала Computer (IEEE Computer Society, Vol. 48, No. 11, 12 2015 и Vol. 49, No. 1, 2 2016) — суперкомпьютеры экзафлопсной производительности, перспективы развития компьютеров после окончания действия закона Мура, слияние человека с кибернетическими системами и новые тенденции в мире облаков.

В основе компьютеров экзафлопсного уровня производительности должна лежать модель программирования, позволяющая учитывать все нюансы параллельных конфигураций и детально синхронизировать параллельные потоки, а архитектура компьютера должна быть приспособлена к потоковому выполнению программ.

Значительная часть Московского суперкомпьютерного форума, организованного издательством «Открытые Системы», форумы была посвящена перспективным российским разработкам.

На рынке графических процессоров сегодня оживленно — лидеры предлагают новые решения. В частности, архитектура Kepler позволила компании Nvidia занять прочные позиции со своим процессором GK110, представляющим наибольший интерес для использования в высокопроизводительных системах.

Локальность играет заметную роль в создании эффективных приложений, а в суперкомпьютерах экзафлопсной производительности она становится жизненно необходимой.

Перед разработчиками стоит сегодня задача не столько построения компьютерной конфигурации, при запуске на которой производительность специально созданной тестовой программы превысила бы рубеж в один экзафлопс, сколько обеспечения максимально эффективного режима выполнения реальных приложений.

Рекордные на сегодняшний день по производительности суперкомпьютеры Tianhe-2 и Tianhe-1A по праву можно считать прообразом первых экзафлопсных суперкомпьютеров, и главная их особенность — гибридные вычислительные узлы. Анализ архитектуры TH-2 позволяет разобраться, в чем сила и слабость гибридности и в каком направлении будет развиваться HPC-индустрия в будущем.

Требования к программному обеспечению экзафлопсных систем сегодня выводятся из предположения, что они будут обладать сложной системой межпроцессорных коммуникаций и иерархией памяти. Какие сегодня имеются способы ускорения программ, выполняемых на многопоточных суперкомпьютерах со сложной иерархией памяти?

Современные представления о параллельном программировании столь же далеки от реального параллельного программирования, как зима от лета: и то и другое — времена года, но не может их различать лишь тот, кто зиму от лета отличает только по дате в календаре.

Каким бы мощным ни был традиционный суперкомпьютер, он все еще остается инструментом прошлого века, однако сегодня нужны иные компьютеры, способные не к вычислительному моделированию, а к непосредственному превращению данных в знание.

В предстоящие 5–10 лет ожидается появление суперкомпьютеров экзафлопсной производительности, окончание действия закона Мура, переход в эру пост-Муровских технологий, развертывание работ по созданию суперкомпьютеров зетта- и йотта-масштаба.

На производительность суперкомпьютеров оказывают влияние различные факторы, однако сегодня сеть все чаще оказывается узким местом, сдерживающим рост быстродействия. В каких направлениях идут разработки современных высокоскоростных коммуникационных сетей? Какие проблемы поджидают разрабочиков и что сегодня предлагает индустрия высокопроизводительных вычислений в области коммуникационных сетей?

В 2001 году отечественные суперкомпьютеры были далеки от вхождения в Top500, а сейчас страна покинула задворки индустрии HPC. Что ждет нас в дальнейшем? За десять лет российская суперкомпьютерная отрасль совершила рывок вперед, породив вместе с тем мифы, которые мешают адекватной оценке результатов и анализу перспектив.

В конце 90-х микропроцессоры Elbrus 2k вполне могли бы соперничать с Intel Itanium, однако судьба распорядилась иначе. Что сегодня разрабатывается в Московском центре СПАРК-технологий?

Интерес к большим графовым задачам и технологиям их решения непрерывно растет. Разработчики предлагают различные методы повышения эффективности систем при их решении. Какие сегодня имеются подходы к суперкомпьютерным системам для решения графовых задач и что делается в этом направлении в России?

В СПбГПУ установлен суперкомпьютер на четырех процессорных узлах с большой внутриузловой общей памятью, использующий не только сеть Infiniband, но и отечественную сеть "МВС-экспресс". Каковы особенности этого суперкомпьютера, почему он привлек внимание специалистов из промышленности, какие цели ставились при его создании и как он используется?

В июньской 2011 года редакции Top500 кластеры опять значительно преобладают, оставив на долю конкурирующих архитектур около 20%. Но отражает ли эта картина подлинную расстановку сил в технологиях для высокопроизводительных вычислений?

Китайские и японские суперкомпьютеры сегодня сильно потеснили былых лидеров, что свидетельствует о прорыве в становлении отрасли суперкомпьютерных технологий этих стран и позволяет прогнозировать обострение конкуренции не только на рынке высокопроизводительных систем, но и на рынке микропроцессоров и коммуникационных СБИС.