Смена лидера

В Национальной лаборатории министерства энергетики США в Окридже завер­шилось развертывание суперкомпьютера Titan, производительность которого до­стигает 20 PFLOPS. В лаборатории надеются, что Titan поможет США обойти Китай и Японию в гонке суперкомпьютеров.

Новый суперкомпьютер способен выполнять 20 трлн вычислительных операций в секунду. Это в десять раз больше, чем у суперкомпьютера Jaguar, который был развернут в Национальной лаборатории в Окридже в 2009 году, а в июне 2010 года был признан самым быстрым суперкомпьютером в мире. Правда, уже через несколько месяцев в гонке за производительностью его обошел китайский суперкомпьютер Tianhe-1A, установленный в Национальном суперкомпьютер­ном центре в Тяньцзине.

Развертывание Titan началось буквально через несколько недель после публика­ции очередного рейтинга Top500, в котором были перечислены 500 самых быст­рых суперкомпьютеров в мире. По состоянию на июнь нынешнего года самым производительным считался суперкомпьютер Sequoia – система IBM BlueGene/Q, установленная министерством энергетики США в Национальной лаборатории им. Лоуренса в Ливерморе.

«Сохранение американскими компьютерами конкурентоспособности играет су­щественную роль в деле укрепления национальной и глобальной безопасности, – отметил заместитель директора лаборатории по вычислительной технике Джеффри Николс. – Очень важно, чтобы мы имели возможность сохранять конку­рентоспособность в области высоких технологий и удерживать лидерство при ре­шении соответствующих задач».

Япония и Китай быстро наращивают вычислительную мощность суперкомпьюте­ров, которые сегодня находятся в пятерке лидеров. Но зато США более эффек­тивно используют имеющиеся вычислительные ресурсы в процессе решения некоторых сложных научных задач.

«У нас разработчики приложений могут использовать часть ресурсов этих машин бесплатно, – сообщил Николс. – А в Китае не могут. Согласно китайской экономической модели, при проведении исследований люди должны прийти и за­платить за использование машины».

Лаборатория в Окридже удовлетворяет заявки ученых. Ежегодно здесь отбирают­ся 40 проектов, между которыми распределяются вычислительные мощности. Предложения отбираются научными экспертами с учетом заслуг авторов. Кроме того, необходимо обеспечить масштабируемость приложений, с тем чтобы име­ющиеся ресурсы не простаивали. За использование Titan плата с ученых не взимается.

Увеличение вычислительной мощности стимулирует дальнейшее расширение знаний и помогает повышать реалистичность моделирования и проведения экс­периментов. Суперкомпьютер Titan применяется для проведения исследований в области бионаук и в энергетической сфере, а также при изучении климата и космического пространства.

Ведутся разработки двигателей внутреннего сгорания, которые обладали ли бы повышенной эффективностью и меньше загрязняли окружающую среду. Экспери­менты позволяют добиться дополнительной экономии, защитить окружающее пространство и укрепить национальную безопасность, а более производитель­ные суперкомпьютеры способствуют ускорению проводимых исследований.

Модель Titan представляет собой суперкомпьютер Cray XK7, в котором 18 688 16-ядерных процессоров AMD Opteron 6274 спарены с 18 688 графическими про­цессорами Nvidia Tesla K20. Графические процессоры помогают ускорить прове­дение научных и математических расчетов, а обычные процессоры лучше подхо­дят для выполнения последовательных вычислений. «За счет объединения ре­сурсов центральных и графических процессоров суперкомпьютеров разработчи­кам удается увеличить их вычислительную мощность и повысить эффектив­ность энергопотребления», – пояснил технический директор направления про­дуктов Tesla в Nvidia Стив Скотт.

Titan размещен в 200 серверных шкафах и обладает примерно такими же габари­тами, что и Jaguar. Модернизация его осуществлялась за счет перехода на 16-ядерные центральные процессоры и новейшие графические процессоры, кото­рые работают быстрее и потребляют меньше электроэнергии. Объем оператив­ной памяти Titan составляет 700 Тбайт.

Суперкомпьютер потребляет около 9 мегаватт электроэнергии, а счета за элек­тричество добавляют к его стоимости до 10 млн долл. в год. По словам Николса, министерство энергетики понимает необходимость проведения исследований и готово взять эти расходы на себя.

Очередным этапом в развитии суперкомпьютеров должно стать преодоление к 2018 году планки в один экзафлопc (1024 петафлопc). В Национальной лаборато­рии в Окридже модернизация осуществляется с интервалом в три-четыре года. Ожидается, что Titan будет серьезно обновлен в 2016 году. Систему производи­тельностью в один экзафлопс планируется ввести в строй к 2020 году.

«О грядущей модернизации, которая должна состояться в 2016 году, и о выходе к 2020 году на уровень одного экзафлопса необходимо задумываться уже сей­час, подчеркнул Николс. – И к ведению соответствующих переговоров с произво­дителями нужно приступать уже сегодня».