Самарский портал "Технологии, компьютеры"

C 17 по 19 июня 2013 года в Лейпциге (Германия) прошла крупнейшая европейская суперкомпьютерная выставка.

Всегда приятно на крупнейших мировых выставках встречать стенды российских компаний. И на этот раз мы с удовольствием зашли на большой стенд группы компаний РСК, ведущего в России и СНГ разработчика и интегратора инновационных решений для сегмента высокопроизводительных вычислений. На этом стенде были представлены и главные клиенты РСК – Южно-Уральский государственный университет и Межведомственный суперкомпьютерный центр РАН.

Как мы уже писали, в нанешний рейтинг Top500, как и полгода назад, вошли восемь российских систем. Самой мощной из них– 0,902 петафлопс – является суперкомпьютер «Ломоносов», установленный в МГУ имени Ломоносова. Он занял 31-е место, опустившись с ноября 2012 года в рейтинге на пять строчек.

Помимо «Ломоносова», в Top500 отмечены два суперкомпьютера из Межведомственного суперкомпьютерного центра РАН (72-е и 355-е место), два суперкомпьютера из Южно-Уральского государственного университета (249-е и 471-е место) и по одной системе из IT Services Provider (217-е место), Института математики и механики УрО РАН (428-е место) и Курчатовского института (464-е место).

Вот что рассказал нам Алексей Шмелёв, исполнительный директор группы компаний РСК: «Благодаря использованию нового поколения сопроцессоров Intel Xeon Phi наша инновационная архитектура «РСК Торнадо» с жидкостным охлаждением обеспечивает не только самую высокую энергоэффективность, но и рекордные для мировой HPC-индустрии показатели вычислительной (более 200 TFLOPS на стойку) и энергетической (более 100 кВт на стойку) плотности. Это яркий пример достижения нового технологического уровня – если еще несколько лет назад вычислительный комплекс производительностью 200 TFLOPS занимал большое помещение, то сейчас это лишь одна стандартная вычислительная стойка. То есть для создания суперкомпьютера производительностью 1 PFLOPS (квадриллион операций в секунду), необходимо только 5 стоек на базе архитектуры «РСК Торнадо».

«РСК Торнадо» поддерживает сопроцессор Intel Xeon Phi 7120X, входящий в состав представленного на ISC’13 нового семейства Intel Xeon Phi 7100. Новое поколение сопроцессоров Intel Xeon Phi разработано и оптимизировано для обеспечения наибольшего быстродействия и самых передовых характеристик, обладая 61-м вычислительным ядром с тактовой частотой 1,23 ГГц, поддержкой 16 ГБ памяти (в два раза больше, чем объем, доступный ранее в ускорителях или сопроцессорах) и производительностью 1,2 TFLOPS при вычислениях с двойной точностью.

Кроме того, в решениях на базе архитектуры «РСК Торнадо» теперь используется новая модель сопроцессора Intel Xeon Phi 5120D, которая оптимизирована для вычислительных сред с высокой плотностью монтажа компонентов и имеет возможность подключения разъемов непосредственно к мини-плате для использования в форм-факторе блейд-сервера.

Применение передовой системы жидкостного охлаждения позволяет достичь уникальной в отрасли вычислительной плотности более 200 TFLOPS на одну стойку 80см*80см*42U или 156 TFLOPS/м3, де-факто устанавливая новый мировой рекорд для х86 архитектур. Высокая вычислительная плотность необходима для суперкомпьютеров экзафлопного диапазона производительности, содержащих сотни вычислительных стоек с энергопотреблением более 100 кВт каждая. Уникальный уровень вычислительной и энергетической плотности, реализованный в архитектуре «РСК Торнадо», подтверждает достижимость требуемого результата при создании столь высокопроизводительных систем.

Высокопроизводительные решения с высокой вычислительной плотностью на базе архитектуры «РСК Торнадо» с жидкостным охлаждением предназначены для решения различных задач заказчиков. Продуктовая линейка включает: РСК микроЦОД (от 16 до 64 узлов), РСК миниЦОД (от 64 до 256 узлов) и РСК ЦОД (более 2-х стоек с высокой плотностью до десятков PFLOPS).

На выставке своими стендами присутствовали Московский государственный университет им. М.В.Ломоносова и Нижегородский университет. На этих стендах были представлены задачи, которые решаются на суперкомпьютерах в этих центрах.

Суперкомпьютер «Ломоносов» в МГУ – уникальный универсальный инструмент, помогающий ученым практически всех специальностей получать результаты мирового уровня. Возможностями суперкомпьютерного комплекса Московского университета, основу которого составляет суперкомпьютер «Ломоносов», сегодня пользуются более 500 научных групп, представляющих все основные подразделения МГУ, многие институты РАН и другие научные учреждения России.

Среди направлений фундаментальных исследований, требующих использования суперкомпьютерных вычислительных мощностей, – магнитная гидродинамика, гидро- и аэродинамика, квантовая химия, сейсмика, компьютерное моделирование лекарств, геология и науки о материалах, фундаментальные основы нанотехнологий, инженерные науки, криптография и многое другое.

В настоящее время на суперкомпьютере «Ломоносов» решается ряд важных задач обработки сейсмических данных. В частности, при помощи высокоэффективного метода 3D SRME осуществляется подавление волн–помех, обусловленных переотражением от свободной поверхности в нижнее полупространство, проводится построение глубинного изображения среды при помощи метода миграции в обратном времени – каждый расчет каждой из этих задач требует несколько тысяч процессорных ядер суперкомпьютера «Ломоносов».

Перспективные результаты получены группой ученых ИПМ РАН по моделированию режимов охлаждения современных процессоров. Показано, что радиаторы рассматриваемой конструкции должны иметь не менее 25 ребер для предохранения процессора от перегрева. Оптимальной является конфигурация с количеством ребер более 757–100, при которой процессор с потребляемой мощностью 65 Вт ни в каком режиме не нагревается выше 70°С.

Интересно, что на таких крупнейших суперкомпьютерных выставках предоставляется возможность участвовать и небольшим компаниям. Мы посетили стенд компании «TTG-лаборатория». Вот что рассказал нам ее генеральный директор Максим Кривов.

«Наша компания основана в 2010 году в МГУ им. М.В.Ломоносова. Она разработала уникальную на сегодня технологию динамической оптимизации приложений для гибридных систем. В гибридных системах основную роль играют графические процессоры. Их архитектура отличается от архитектуры обычных процессоров, поэтому на них нельзя механически перенести коды программ. Встает две проблемы: как все это переделать и как обеспечить повышение производительности. Проблема переноса решена – есть компании, которые предлагают услуги по его реализации. С повышением производительности, иначе говоря, с оптимизацией кода все обстоит сложнее. До недавнего времени эта проблема оптимизации решалась индивидуальным образом для каждой конкретной задачи. Но при этом при переходе на новую архитектуру или на новые модели процессоров надо было все перестраивать заново.

Наша компания предлагает уникальное решение динамической оптимизации кода. Мы встраиваем в приложение некоторые элементы кода, и в дальнейшем оно само оптимизирует свою работу. Главное преимущество нашего решения в том, что при переходе на другие системы ничего не надо менять, приложение само адаптируется к новым условиям работы».

Приложение TTG-оптимизатор уже используется для ускорения производительности приложений на суперкомпьютере МГУ «Ломоносов» и готово к выходу на рынок.

Приятно, что в общем потоке развития суперкомпьютерного мира есть и наши российские ниточки.