Инженеры и технические специалисты корпорации IBM заняты сборкой последних компонентов самого мощного суперкомпьютера в мире, в два раза опережающего по производительности самую быструю на сегодняшний день машину.
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.
По словам Грайса, за одну неделю новая машина способна проделать объем вычислительных работ, на выполнение которого у суперкомпьютера десятилетней давности ушло бы двадцать лет.
Волнительный 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 волнительный момент, потому что в мире появился 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, что 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 действительно 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 работает под управлением ОС Linux, а своей выдающейся производительностью она 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.
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 1 PFLOPS, может воспользоваться открывающейся возможностью и попытаться повысить свой рейтинг.
«Взятие планки, установленной на уровне 1 PFLOPS, 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».