Znajdź zawartość

Chiny mają ambicję stać się superkomputerową potęgą. Na przedstawionej dzisiaj liście TOP500 - pięciuset najpotężniejszych komputerów na świecie - ich system Nebulae zajmuje drugie miejsce, chociaż teoretyczna maksymalna wydajność plasuje go na pierwszej pozycji. Nebulae to klaster składający się z serwerów Dawning TC3600 Blade, które wykorzystują intelowskie procesory Xeon 5650 oraz układy graficzne Nvidia Tesla C2050. Nebulae stoi w Narodowym Centrum Superkomputerowym w Shenzen. To trzeci w historii komputer, którego wydajność jest większa niż petaflops. Chińska maszyna podczas testu Linpack osiągnęła 1,271 PFlops. Lepszy wynik od niej uzyskał tylko amerykański Jaguar (Cray HT5-HE) z sześciordeniowymi Opteronami, który wykonał 1,759 petaflopów na sekundę. Jednak teoretyczna maksymalna wydajność Nebulae, wynosząco 2,984 PFlops jest wyższa o teoretycznej maksymalnej mocy obliczeniowej Jaguara (2,331 PFlops). Trzecim komputerem zdolnym do wykonania co najmniej biliarda operacji zmiennoprzecinkowych w ciągu sekundy jest Roadrunner. Awans Chin nie dotyczy tylko i wyłącznie jednego superkomputera. Na liście TOP500 znajdują się 24 maszyny pochodzące z Państwa Środka, co daje mu, razem z Niemcami, 4. pozycję. Więcej superkomputerów mają tylko Francja (27), Wielka Brytania (38) oraz Stany Zjednoczone (282). Chińskie maszyny są jednak znacznie potężniejsze od wymienionych krajów europejskich, dlatego też, po raz pierwszy w historii, Chiny zajmują drugą pozycję (po USA) pod względem zainstalowanej mocy obliczeniowej. Łącznie amerykańskie komputery z listy są w stanie wykonać niemal 18 petaflopów w ciągu sekundy. Łączna wydajność chińskich superkomputerów to niemal 3 PFlops. W pierwszej dziesiątce najpotężniejszych maszyn na świecie znalazło się 7 komputerów z USA, 2 z Chin i 1 z Niemiec.

Podczas odbywającej się właśnie w Portland konferencji SC09, zebrani zastanawiają się nad przyszłością superkomputerów. Na organizowanych przez Departament Energii warsztatach trwają rozmowy o systemach 1000-krotnie bardziej wydajnych niż Jaguar, obecny lider listy TOP500. Mowa zatem o systemach, których wydajność będzie liczona w eksaflopsach, czyli w trylionach operacji zmiennoprzecinkowych na sekundę. Potrzebujemy tak potężnych systemów do tworzenia dokładnych modeli klimatycznych, prac nad wydajnymi bateriami czy pozyskiwaniem energii z fuzji jądrowej. Przedstawiciele Departamentu Energii, który sfinansował wiele najpotężniejszych superkomputerów na świecie, twierdzą, że w latach 2011-2013 powstanie system o wydajności około 10 petaflopsów. Pierwszy komputer, który przekroczył barierę teraflopsa powstał w 1997 roku, a w 2008 pokonano petaflops. Eksaflopsowa maszyna ma pojawić się około 2018 roku. Twórcy takiego systemu będą musieli rozwiązać wiele problemów, a jednym z najpoważniejszych będzie zapewnienie mu odpowiedniej ilości energii. Jaguar potrzebuje do pracy 7 megawatów, a nieco mniej wydajny Roadrunner - 3,9 MW. Zdaniem Dave'a Tureka z IBM-a eksaflopsowa maszyna będzie potrzebowała około 2 gigawatów mocy. Skąd tak olbrzymi pobór? Szacunki mówią, że komputer o wydajności eksaflopsa musi zostać wyposażony w 10-100 milionów rdzeni obliczeniowych. Turek sądzi, że bardziej dokładne są szacunki bliżej górnej granicy. To z kolei rodzi kolejne problemy. Tak olbrzymia liczba rdzeni będzie oznaczała liczne awarie, a więc trzeba skonstruować narzędzia do diagnostyki i naprawy superkomputera. IBM już teraz pracuje nad zapobieżeniem wielu problemom. Błękitny Gigant chce stworzyć eksaflopsowy system, który do pracy będzie potrzebował nie więcej niż 20 megawatów i zmieści się w 70-80 szafach. Rozwiązaniem może być tworzenie systemów hybrydowych, które z jednej strony będą korzystały z procesorów różnych producentów, a z drugiej będą używały do obliczeń nie tylko CPU ale i GPU.

Na właśnie opublikowanej liście TOP500, gromadzącej 500 najpotężniejszych komputerów świata, trzy pierwsze miejsca zajęły maszyny korzystające z procesorów AMD. Jednak to Intel, z ponad 80-procentowym udziałem na rynku superkomputerów zdominował listę. Jego głównym konkurentem jest IBM i architektura Power (10,4%), a AMD z 8,4-procentowym udziałem uplasował się na trzecim miejscu. Z procesorów Intela korzystają 402 maszyny, kolejne 52 używa architektury Power, a 42 - kości AMD. Wspomniane trzy najpotężniejsze komputery znajdują się w USA i są to maszyny Jaguar (Cray XT5-HE), Roadrunner (BladeCenter QS22/LS21 Cluster) oraz Kraker XT5 (Cray XT5-HE). Jaguar podczas pracy osiąga maksymalną wydajność rzędu 1,79 petaflopsa, jednak jego najwyższa teoretyczna wydajność wynosi aż 2,33 PFlops. Maszyna korzysta z sześciordzeniowych procesorów Istanbul produkcji AMD i ma do dyspozycji 224 162 rdzenie obliczeniowe. Wydajność Jaguara znacznie przewyższa drugiego na liście Roadrunnera. Superkomputer produkcji IBM-a pracuje z maksymalną prędkością 1,04 PFlops, a jego wydajność teoretyczna to 1,375 PFlops. Mózg superkomputera stanowi 122 400 rdzeni procesorów PowerXCell 8i oraz Opteron DC. Na trzeciej pozycji ulasował się Kraken XT5, z wydajnością rzędu 831,7 teraflopsów, którego teoretyczna moc obliczeniowa to 1,028 PFlops. Jest on napędzany przez 98 928 rdzeni procesorów Opteron. Przeglądając najnowszą listę warto zwrócić uwagę na awans Chin w świecie superkomputerów. Najpotężniejszy superkomputer z Państwa Środka - TH-1 - uplasował się na 5. pozycji. Wykonuje on obliczenia z prędkością 563 teraflopsów, a teoretycznie może osiągnąć wydajność rzędu 1,2 PFlops, co mogłoby go awansować na trzecią pozycję. Co ciekawe, chińska maszyna wykorzystuje do obliczeń procesory Xeon oraz układy graficzne Radeon HD4870. Zdaniem specjalistów GPU będą odgrywały coraz większą rolę na rynku superkomputerów. Chiny wyprzedziły Japonię w liczbie superkomputerów, które trafiły na TOP500, i stają się coraz bardziej poważnym graczem na tym rynku. Liderem listy są Stany Zjednoczone z 277 superkomputerami. Kolejna jest Wielka Brytania, która ma 45 maszyn. Trzecie miejsce należy do Niemiec (27 superkomputerów), a czwarte do Francji (26 maszyn). Chiny z 21 komputerami są piąte, dystansując Japonię posiadającą 16 superkomputerów. Polska, z 3 superkomputerami, znalazła się na 16. pozycji. Warto też zauważyć odchodzenie w niebyt systemów korzystających z procesorów jednordzeniowych. Tylko 4 superkomputery korzystają z takiego rozwiązania. Żadne poważniejsze zmiany nie zaszły natomiast w systemach operacyjnych. Twórcy superkomputerów najchętniej używają Linuksa, który jest obecny na 446 (89,2%) maszynach. Pod kontrolą Windows pracuje 5 (1%) superkomputerów.

Roadrunner, najpotężniejszy superkomputer na świecie, który jako pierwszy pokonał barierę petaflopsa (czyli biliarda operacji zmiennoprzecinkowych na sekundę), zakończył prace nad jawnymi projektami. Obecnie rozpoczyna obliczenia na rzecz tajnych programów związanych z bronią atomową. Stany Zjednoczone od ponad 20 lat nie wyprodukowały nowej głowicy jądrowej, a ostatni próbny wybuch przeprowadziły w 1992 roku. Bezpieczeństwo amerykańskiego arsenału jądrowego oraz zagwarantowanie jego niezawodności zależy zatem w dużej mierze od symulacji, które można wykonywać na superkomputerach. Roadrunner od początku kwietnia do końca września pomagał naukowcom zajmującym się 10 różnymi projektami. Supermaszyna pracowała nad stworzeniem największego w historii komputerowego modelu rozszerzającego się wszechświata, co ma pomóc w zrozumieniu ciemnej materii i ciemnej energii. Brała też udział w pracach nad stworzeniem olbrzymiego drzewa ewolucyjnego całej rodziny wirusa HIV, dzięki czemu naukowcom łatwiej będzie opracować nowe leki zwalczające ten patogen. Naukowcy wspomagali się też Roadrunnerem przy symulowaniu interakcji zachodzących pomiędzy plazmą a laserem. Ich zrozumienie jest kluczowym elementem dla pracy National Ignition Facility. Superkomputer przeprowadzał też atom po atomie symulacje zachowania się nanokabli poddawanych działaniu sił, które prowadziły do ich przerwania. Pomagał odpowiadać na pytanie, jak zmieniają się właściwości mechaniczne i elektryczne nanokabli po zmianie położenia pojedynczego atomu. Maszyna badała również zjawisko rekoneksji magnetycznej, które występuje w plazmie. Często prowadzi ono do gwałtownego uwolnienia się energii przechowywanej w polu magnetycznym. Jego zrozumienie jest ważne dla naszej wiedzy na temat funkcjonowania ziemskiej magnetosfery, Słońca, maszyn służących do fuzji magnetycznej (np. magnetyczne uwięzienie plazmy) czy też astrofizyki.

Opublikowano kolejną, 32. edycję listy TOP500, na której wymieniono najpotężniejsze superkomputery na świecie. Na pierwszym miejscu uplasował się RoadRunner, pierwszy superkomputer, który przekroczył barierę petaflopsa czyli biliarda (1015) operacji zmiennoprzecinkowych na sekundę. RoadRunner (BladeCenter QS22/LS21 Cluster) korzysta ze 129600 rdzeni procesorów PowerXCell 8i oraz Opteron DC, a jego wydajność to 1,105 PFlops. Minimalnie wyprzedził on maszynę Jaguar (Cray XT5) ze 150152 rdzeniami procesora QC, którego wydajność to 1,059 PFlops. Kolejny na liście superkomputer Pleiades jest już wyraźnie wolniejszy, gdyż wykonuje 0,487 PFlops. Superkomputerowym mocarstwem pozostają Stany Zjednoczone. Aż 9 z 10 najpotężniejszych maszyn znajduje się na terenie tego kraju, z czego 7 jest własnością Departamentu Energii. Na 10. pozycji uplasował się pierwszy z nieamerykańskich superkomputerów. Jest to maszyna Dawning 5000A z Szanghaju. To jednocześnie najpotężnieszy superkomputer korzystający z systemu Windows. W USA znajduje się 291 superkomputerów z TOP500. Przed sześcioma miesiącami było ich 257. Na drugim miejscu znajdziemy Europę ze 151 systemami (to o 33 mniej niż pół roku temu), a na trzecim Azję (47 superkomputerów). Na obecnej liście znajdziemy aż 6 superkomputerów z Polski. Najpotężniejszy z nich to Galera, który uplasował się na 68. pozycji. Kolejne miejsca zajmowane przez polskie maszyny to 221., 311., 337., 373. i 495. Z obecności tylu polskich superkomputerów wypada cieszyć się tym bardziej, że coraz trudniej jest dostać się na listę. Jeszcze w pierwszej połowie roku na liście wymieniana była maszyna o wydajności 9 TFlops. Obecne minimum to 12,64 TFlops. System, który teraz uplasował się na 500. pozycji, w poprzedniej edycji listy zajmował 267. miejsce. Warto też zauważyć, że w ciągu roku wydajność najpotężniejszych systemów wzrosła ponaddwukrotnie. Obecnie łączna wydajność 500 supermaszyn to 16,95 PFlops. Pół roku temu było to 11,7 PFlops, a przed rokiem - 6,97 PFlops. To najlepszy dowód, jak bardzo rośnie zapotrzebowanie na moc obliczeniową. W 379 superkomputerach (75,8%) wykorzystano procesory Intela. Przed sześcioma miesiącami takich maszyn było o cztery mniej. Do budowy 60 maszyn użyto procesorów Power produkcji IBM-a, a 59 systemów korzysta z Opteronów AMD. Najbardziej popularnymi procesorami są układy czterordzeniowe, obecne w 336 systemach. W 153 superkomputerach spotkamy kości dwurdzeniowe, a w 4 - jednordzeniowe. Siedem supermaszyn korzysta z dziewięciordzeniowych procesorów Cell. Największym producentem superkomputerów jest obecnie HP. Firma ta stworzyła 209 maszyn, a jej główny konkurent - IBM - jest autorem 188 maszyn. Jeszcze pół roku temu na TOP500 znajdowało się 210 komputerów IBM-a i 183 maszyny HP. Błękitny Gigant wciąż pozostaje liderem pod względem zainstalowanej mocy obliczeniowej. Dominującym systemem operacyjnym są edycje Linuksa zainstalowane na 439 maszynach. Trzydzieści jeden superkomputerów wykorzystuje różne OS-y, na 23 maszynach znajdziemy Unix, a na 5 - Windows. Z ciekawostek warto też odnotować debiut Nvidii na liście TOP500. Maszyna Tsubame z Tokijskiego Instytutu Technologicznego, która uplasowała się na 29. pozycji korzysta m.in. z układów Nvidia GT200.

Superkomputer RoadRunner przekroczył barierę petaflopsa. Nowo powstała maszyna wykonuje 1,026 biliarda operacji zmiennoprzecinkowych na sekundę. RoadRunner kosztował 133 miliony dolarów i jest dziełem specjalistów z IBM-a oraz z Los Alamos National Laboratory. Komputer będzie wykorzystywany przede wszystkim do tajnych projektów wojskowych związanych z bronią jądrową. Mo obliczeniowa maszyny zostanie też udostępniona naukowcom zmagającym się z takimi problemami, jak modelowanie zmian klimatycznych. Thomas D'Agostino z National Nuclear Administration mówi, że gdyby wszyscy mieszkańcy Ziemi otrzymali kalkulatory i używaliby ich przez 24 godziny na dobę i 7 dni w tygodniu wykonywałby obliczenia, to przez 46 lat dokonaliby tylu obliczeń, ilu RoadRunner dokonuje w ciągu doby. Superkomputer jest klastrem składającym się z 6912 dwurdzeniowych procesorów Opteron oraz 12 960 procesorów Cell eDP. Procesory Opteron korzystają z 55 terabajtów pamięci operacyjnej, a układy Cell mają do dyspozycji 52 terabajty. Tak więc w sumie RoadRunner dysponuje 107 TB RAM. RoadRunner składa się z 296 szaf i zajmuje powierzchnię 511 metrów kwadratowych. Do osiągnięcia swojej szczytowej teoretycznej wydajności (1,33 PFlops z procesorów Cell + 49,8 TFlops z procesorów Opteron) wymaga 3,9 megawata mocy, co oznacza, że na każdy wat przypada aż 0,35 gigaflopsa. Na RoadRunnerze mogą działać systemy operacyjne RHEL (Red Hat Enterprise Linux) oraz Fedora Linux.

W najnowszej edycji TOP500, listy 500 najpotężniejszych superkomputerów, znalazły się aż 3 maszyny z Polski. Tak wielu najbardziej wydajnych komputerów nasz kraj nie miał od 1995 roku. Pierwszym polskim superkomputerem na TOP500 (lista z czerwca 1995 roku) był Power Chellenge autorstwa SGI, który znalazł się 486. pozycji. W grudniu 1995 mieliśmy już trzy superkomputery SP2/15, z których najbardziej wydajny trafił na 479. pozycję. Czerwiec roku 1996 to dwie polskie maszyny. Bardziej wydajna z nich, SPP1200/XA-32 uplasowała się na 406. miejscu. W listopadzie 1996 komputer był już samotnym przedstawicielem naszego kraju. Zajmował 408. miejsce. Pół roku później Polskę reprezentuje, na 434. pozycji, samotny T3E. Nasz kraj na kilka lat wypada z listy superkomputerów. Ponownie pojawia się w czerwcu 2000 roku z maszyną HPC 1000 400 MHz Cluster autorstwa Suna, który zajmuje 242. pozycję. Mija pół roku i polska maszyna spada na 467. miejsce. W czerwcu 2001 roku HPC 10000 wypada z listy, ale pojawia się na niej ORIGIN 3000 500 MHz (376. pozycja). Polska jest nieobecna do listopada 2003 roku, kiedy to na listę trafia słynny Hołk i zajmuje na niej 231. miejsce. W czerwcu 2004 Hołk spada na 487. pozycję, ale na miejscu 366. pojawił sie SuperDome 875 MHz/HperPlex. Przez kilka lat żaden superkomputer nie reprezentuje Polski, aż w listopadzie ubiegłego roku na listę trafia BladeCenter HS21 Cluster (426. miejsce). Obecna edycja listy to trzy polskie superkomputery: - Galera (45. pozycja), - Cluster Platform 3000 BL460c (274. miejsce) oraz - Nova ACTION (318. pozycja). Szerzej o polskich superkomputerach i najnowszej liście TOP500 piszemy w artykule "Pierwsza taka lista TOP500".