Важность той роли, которая отводится в настоящее время высокопроизводительным вычислениям, еще раз подтвердили цифры, приведенные компанией IDC: каждый четвертый выпускаемый сегодня микропроцессор устанавливается в систему, предназначенную именно для организации высокопроизводительных вычислений (High-Performance Computing, HPC).
Этот рынок стремительно растет: в 2004 году лишь 16% от общего числа процессоров (что в абсолютном выражении составляло 1,65 млн.) были предназначены для высокопроизводительных систем. В прошлом же году таких процессоров было выпущено уже 3,35 млн. или 26%.
Приведенные цифры наглядно поясняют, почему представители корпорации Microsoft объявили о начале новых разработок в области параллельных вычислений. Данные технологии должны будут упростить написание программ для многоядерных и крупномасштабных систем.
Этим же объясняются и новые инициативы компании Hewlett-Packard по выпуску серверов-лезвий «на колесиках», предназначенных для использования в офисах (это оборудование разработчики называют "суперкомпьютерами в едином корпусе" - supercomputer in a box), а также планы корпорации Intel в отношении нового семейства процессоров Xeon Penryn, ориентированного на пользователей высокопроизводительных систем.
Суперкомпьютеры для гольфа
Значимость технологий высокопроизводительных вычислений для этих поставщиков проиллюстрировал Эрик Моралес, инженер компании Ping, выпускающей оборудование и аксессуары для игры в гольф. Три года назад в компании Ping был установлен суперкомпьютер Cray XD1. В результате время имитационного моделирования сократилось с 13 часов до 20 минут. Но затем выяснилось, что это всего лишь начало, поскольку вырос интерес к информационной системе.
"Думаю, мы сделали все, что позволяют нам имеющиеся ресурсы, - отметил Моралес. - Но вместе с тем, я чувствую, что нам нужно расширять их. Есть еще очень много задач, которые можно было бы решить".
Система высокопроизводительных вычислений позволит, к примеру, в красках и деталях показать, что происходит с клюшкой для гольфа в тот момент, когда она соприкасается с мячом. Возможность повышения эффективности и улучшения ценовых параметров придает системе высокопроизводительных вычислений все более важную роль в производстве механизмов для игры в гольф.
Моралес заметил, что, проходя по выставочным залам конференции SC07, посвященной суперкомпьютерам, он увидел систему за 20 тыс. долл., обладающую такой же вычислительной мощностью, как та, за которую всего несколько лет назад ему пришлось выложить 100 тыс. долл. Системы высокопроизводительных вычислений становятся все более и более совершенными, но вместе с тем они еще и падают в цене.
Цены – ниже, оборот - выше
Оборот мирового рынка высокопроизводительных серверов в этом году оценивается в 11 млрд. долл. А к 2011 году, по оценкам аналитиков IDC, общая сумма продаж здесь достигнет 15 млрд. долл. Таким образом, объемы поставок в денежном выражении ежегодно будут увеличиваться почти на 9%.
На системах подобного рода работают приложения, которым нужна очень высокая вычислительная мощность. К их числу относятся, в частности, программы, решающие задачи гидродинамики. Приложения ориентированы на выполнение параллельных вычислений, а это значит, что они одновременно могут задействовать множество процессорных ядер и кластеры. С учетом дальнейшего развития многоядерных процессоров потребность в программах, которые способны выполнять параллельные вычисления, растет.
Именно поэтому корпорация Microsoft анонсировала новую инициативу, которая наряду с обновлением кластерного сервера HPC Server 2008 направлена на формирование среды для запуска параллельных приложений, а также на упрощение интеграции этих приложений в уже существующую у клиентов среду.
"Мы вновь и вновь видим, что рынок высокопроизводительных вычислений выходит за рамки традиционных для него границ, расширяя сферу коммерческого применения систем HPC", - подчеркнул генеральный менеджер направления HPC в Microsoft Кирилл Фаенов.
А ведь еще совсем недавно область высокопроизводительных вычислений была сосредоточена в основном в пространстве Linux и Unix. Корпорация Microsoft приступила к освоению этого рынка лишь в начале 2005 года, после того как Билл Гейтс объявил об этом на конференции, посвященной суперкомпьютерам.
Параллелизм – в массы
В условиях расширения рынка производителям компьютеров необходимо упрощать управление высокопроизводительными вычислениями и делать их доступнее все большему числу пользователей и разработчиков. "Параллелизм превращается в массовое течение, - пояснил Фаенов. - Не удивительно, что и Microsoft не хочет отставать от жизни, приступая к реализации инициативы Parallel Computing Initiative".
В настоящее время корпорация Microsoft занимается построением инфраструктуры для организации параллельных вычислений, которая будет представлять собой расширение .Net. Там появятся библиотеки, расширения компилятора и инструментальные средства, позволяющие ускорить разработку параллельных приложений.
"Мы превратим .Net в отличную среду для параллельного программирования", - подчеркнул Фаенов. В Microsoft надеются, что первые плоды этих усилий можно будет увидеть уже через полгода.
Старший преподаватель Высшей школы естественных наук и математики при Университете штата Алабама Пурушотам Бангалор, также принимавший участие в конференции суперкомпьютеров, отметил, что корпорация Microsoft долгие годы ориентировалась на клиентские технологии и отставала от своих конкурентов в области высокопроизводительных вычислений. Но теперь настала пора наверстать упущенное.
Бангалор не сбрасывает со счетов те возможности воздействия на разработчиков, которыми обладает Microsoft. "У них достаточно сил для того, чтобы переделать мир под себя", - заявил он.
Терафлопс на двух квадратных метрах
Стратегия Microsoft предусматривает также тесное взаимодействие с другими разработчиками систем. В начале ноября компания HP анонсировала кластерную систему, построенную на базе оборудования BladeSystem c3000. Она состоит из восьми серверов-лезвий, подключаемых к стандартной электрической розетке, и при полной нагрузке способна демонстрировать производительность в 1 TFLOPS (триллион операций с плавающей запятой в секунду).
Система занимает всего два квадратных метра пространства и не требует размещения в центре данных. Один из вариантов, который в ближайшее время собирается выпустить HP, внешне представляет собой корпус-башню, монтируемую на восьми колесиках.
Цена системы варьируется в диапазоне от 25 тыс. до 50 тыс. долл. Она будет поставляться вместе с высокопроизводительными приложениями, предназначенными для решения задач проектирования и анализа новых материалов и жидкостей.
В сервер можно установить новый четырехъядерный процессор Intel Xeon 5400, анонсированный корпорацией Intel в начале ноября и ориентированный на рынок высокопроизводительных вычислений. Этот процессор относится к семейству Penryn и изготовлен по технологии 45 нм.
Технический директор направления высокопроизводительных вычислений Intel Дэвид Скотт подчеркнул, что новый чип специально оптимизирован для задач HPC и обладает расширенным объемом кэш-памяти и улучшенной коммутационной структурой. Благодаря этому увеличение производительности на некоторых приложениях может достигать 40%.
В авангарде – нижний сегмент
Следует выделить и еще одну важную тенденцию, которая связана в первую очередь с рабочими станциями. Ранее они традиционно представляли собой основу для приложений типа систем автоматизированного проектирования, но распространение недорогих серверов и доступность приложений для организации высокопроизводительных вычислений способны коренным образом изменить ситуацию в этом секторе.
Аналитик IDC Эрл Джозеф, изучающий рынок высокопроизводительных систем, отметил, что сегодня быстрее всего развивается нижний сегмент рынка HPC. Ожидается, что в ближайшее время многие ученые и инженеры перейдут с рабочих станций на серверы. Ведь небольшие серверы продаются сейчас по той же цене, что и рабочие станции несколько лет назад.