Barcelona plánuje najrozmanitejší superpočítač na svete

V súčasnosti existuje množstvo rôznych prístupov k vysoko výkonným výpočtovým systémom, ktoré sa zvyčajne označujú ako superpočítače. Väčšina z týchto systémov využíva veľké množstvo procesorov Xeon, ale začíname vidieť najzaujímavejšie nové stroje, ktoré prevádzkujú urýchľovače, napríklad Tesla spoločnosti Nvidia alebo Intel Xeon Phi. Hovorí sa dokonca, že v budúcnosti by mohli byť účinné rozsiahle systémy založené na ARM. Ale čo keby ste mohli vyskúšať všetky tieto architektúry na jednom mieste?

To je výzva a prísľub nového počítača MareNostrum 4, ktorý sa pripravuje na inštaláciu v superpočítačovom centre v Barcelone. Nový dizajn obsahuje hlavný systém na všeobecné použitie založený na tradičných Xeonoch a tri nové vznikajúce technologické klastre založené na počítačoch založených na IBM Power a Nvidia, Xeon Phi a ARM. Keď som bol v Barcelone na mobilnom svetovom kongrese, mal som možnosť hovoriť s Sergi Girona, prevádzkovým riaditeľom BSC, ktorý vysvetlil dôvody štyroch rôznych zoskupení.

Girona uviedol, že hlavným poslaním centra je okrem superpriemyslu poskytovať superpočítačové služby aj španielskym a iným európskym výskumným pracovníkom. V rámci tejto misie chce centrum mať najmenej tri „vznikajúce technologické zoskupenia“, aby mohlo otestovať rôzne alternatívy.

Pre všeobecný klaster pre výpočty hovorí Girona, že centrum si vybralo tradičný dizajn Xeon, pretože bolo jednoduchšie migrovať aplikácie, ktoré bežia na súčasnom MareNostrum 3, ktoré sa budúci týždeň odpojiť. Dizajn musel tiež zapadať do existujúceho priestoru v kaplnke. (Navštívil som centrum minulý rok a súčasný superpočítač pred rokom.)

Nový dizajn, ktorý má postaviť spoločnosť Lenovo, bude založený na novom Xeon v5 (Skylake) s 3 456 uzlami, z ktorých každý má dve zásuvky a každý čip bude obsahovať každé 24 jadier, čo predstavuje celkový teoretický špičkový výkon 11, 14 petaflopov na na druhom mieste. Väčšina jadier bude mať 2 GB pamäte, ale 6 percent bude mať 8 GB, čo je celkom 331, 7 TB RAM. Každý uzol bude mať 240 GB SSD, hoci niektoré budú mať nakoniec 3D XPoint pamäť, keď bude k dispozícii. Uzly sa pripájajú prostredníctvom prepojenia Intel Omni-Path a 10 GB Ethernet. Systém bude mať aj šesť úložných priestorov od IBM, s 15 úložnými priestormi pre petabajty, vrátane kombinácie jednotiek flash a pevných diskov. Celkovo bude dizajn zaberať 62 stojanov - 48 na prácu s počítačom, 6 na ukladanie dát, 6 na vytváranie sietí a 2 na správu. Naplní 120 metrov štvorcových (čím sa dosiahne veľmi husté prostredie) a spotrebuje 1, 3 megawattov energie, z 1 megawattu získaného podľa predchádzajúceho návrhu. Operácia by sa mala začať 1. júla.

Jedna vec, ktorú som tu považoval za zaujímavú, je to, ako jasne ukazuje prechod na novú generáciu vývoj technológie. Predchádzajúca generácia mala špičkový výkon asi 1 petaflop a tento systém by mal byť viac ako 10-krát rýchlejší, pričom by mal spotrebovať iba o 30 percent viac energie. Na porovnanie, pôvodný superpočítač MareNostrum, nainštalovaný v roku 2004, mal špičkový výkon 42 teraflopov a spotreboval 640 kilowattov energie. (Podrobnosti o zlepšení výkonu za štyri generácie MareNostrum sú v tabuľke vyššie). Girona hovorí, že to znamená, že to, čo by trvalo rok, než by sa spustilo na zariadení MareNostrum 1, sa dá v novom systéme urobiť za jediný deň. Docela pôsobivé.

Pokiaľ ide o nové technológie, stránka bude mať tri nové zoskupenia. Jeden bude pozostávať z procesorov IBM Power 9 a GPU Nvidia navrhnutých tak, aby mali najvyššiu kapacitu spracovania nad 1, 5 Petaflop / s. Tento klaster postaví spoločnosť IBM a bude zahŕňať rovnaký typ dizajnu, ktorý bude nasadený v superpočítačoch Summit a Sierra, ktoré ministerstvo energetiky USA objednalo pre Oak Ridge a Lawrence Livermore National Laboratories ako súčasť svojej CORAL Collaboration v Oak Ridge., Argonne a Lawrence Livermore národné laboratóriá.

Druhý klaster bude pozostávať z procesorov Intel Xeon Phi, pričom spoločnosť Lenovo buduje systém, ktorý využíva pripravovanú verziu Knights Hill (KNH) a OmniPath, so špičkovou schopnosťou spracovania vyššou ako 0, 5 Petaflop / s. Toto napodobňuje aj americký program CORAL a používa rovnaké procesory, ktoré budú vo vnútri superpočítača Aurora a ktoré zadalo Ministerstvo energetiky USA pre Argonne National Laboratory.

Nakoniec bude tretí klaster tvorený 64-bitovými procesormi ARMv8, ktoré spoločnosť Fujitsu poskytne v prototypovom stroji, ktorý je navrhnutý tak, aby používal rovnaké procesory, ktoré spoločnosť Fujitsu vyvíja pre nový japonský systém, ktorý nahradí súčasný superpočítač K. Aj to by malo ponúknuť viac ako 0, 5 Petaflop / s špičkového výkonu. Presné načasovanie začatia činnosti na vznikajúcich zoskupeniach sa ešte musí zverejniť, uviedol Girona.

Celkovo bude systém stáť 34 miliónov dolárov, čo je zákazka získaná spoločnosťou IBM a financovaná španielskou vládou. Jedným z hlavných dôvodov, prečo sú na webe všetky štyri typy počítačov, je výskum, uviedol Girona. Centrum, ktoré zamestnáva spolu 450 ľudí, má 160 vedcov so zameraním na informatiku vrátane architektúry a nástrojov. BSC sa ako člen PRACE (Partnership for Advanced Computing in Europe) snaží sústrediť na špičkovú optimalizáciu výkonu a paralelné výpočty.

Girona povedal, že BSC chce ovplyvniť vývoj nových technológií a plánuje použitie nového stroja na analýzu toho, čo sa stane v budúcnosti, najmä na zabezpečenie toho, aby bol softvér pripravený na akúkoľvek architektúru, v ktorej bude ďalší počítač - pravdepodobne príde asi 3 roky - bude mať. BSC už dlho pracoval na nástrojoch pre vznikajúce architektúry, poznamenal.

Ďalšou témou, ktorú vedci zvažujú, je, či by stálo za to vyvinúť európsky procesor pre IT, pravdepodobne založený na architektúre ARM.

Barcelona nebude mať najrýchlejší superpočítač na svete; tento záznam v súčasnosti uchovávajú Číňania, pričom Američania a Japonci sa ich snažia dohnať. Ale MareNostrum 4 bude najrozmanitejší a potenciálne najzaujímavejší.

Michael J. Miller je hlavným informačným úradníkom v súkromnej investičnej spoločnosti Ziff Brothers Investments. Miller, ktorý bol šéfredaktorom časopisu PC Magazine v rokoch 1991 až 2005, autori tohto blogu pre spoločnosť PCMag.com zdieľajú svoje názory na produkty súvisiace s počítačmi. Tento blog neponúka žiadne investičné poradenstvo. Všetky povinnosti sú vylúčené. Miller pracuje samostatne pre súkromnú investičnú spoločnosť, ktorá môže kedykoľvek investovať do spoločností, ktorých produkty sú uvedené v tomto blogu, a neuskutoční sa žiadne zverejnenie transakcií s cennými papiermi.