Znajdź zawartość

W Stanach Zjednoczonych powstają dwa niezwykle wydajne superkomputery. Obie maszyny mają osiągnąć wydajność 20 petaflopsów i mogą trafić na listę TOP500 w czerwcu 2012 roku. Obecnie najbardziej wydajny superkomputer to chiński Tianhe-1A, który jest w stanie wykonać 2,566 petaflopa w ciągu sekundy. Pierwszy z superkomputerów powstaje w Oak Ridge National Laboratory (ORNL), które obecnie jest w posiadaniu m.in. maszyny Jaguar, drugiego pod względem wydajności superkomputera. Komputer o podobnej mocy buduje też IBM na zlecenie Lawrence Livermore National Laboratory. Ma on zostać dostarczony zamawiającemu już w przyszłym roku, a pełną moc osiągnie w roku 2012. Obecnie jest zbyt wcześnie, by wyrokować, czy powstające amerykańskie maszyny obejmą prowadzenie na liście TOP500. Superkomputery to niezwykle przydatne narzędzia badawcze i bardzo interesują się nimi Chiny. Amerykańscy eksperci twierdzą, że Państwo Środka ma ambicję budowy superkomputera opartego wyłącznie na rodzimej technologii i może zrealizować ten cel w ciągu 12-18 miesięcy. Specjaliści przypuszczają, że projektowana maszyna ma charakteryzować się mocą ponad 1 PFlops. Wiadomo, że Chińczycy już używają własnej technologii. Najpotężniejszy superkomputer świata Tianhe-1A korzysta przede wszystkim z układów Intela oraz Nvidii, ale zastosowano w nim również procesory FeiTeng-1000. To 8-rdzeniowe układy korzystające z architektury Sparc. Są one wykorzystywane do zarządzania węzłami superkomputera. Wiadomo też, że Chiny dysponują własnymi technologiami przesyłu danych szybszymi od otwartego InfiniBand. Wciąż jednak nie dorównują one wydajnością zamkniętym standardom oferowanym przez amerykańskie firmy. Jeremy Smith, dyrektor Centrum Biofizyki Molekularnej w ORNL mówi, że bardzo cieszy go konkurencja, gdyż zwiększające się zainteresowanie superkomputerami przyczynia się do ich rozwoju. W konkurencji z innymi krajami wszyscy wygrywają - dlatego bardzo mi się to podoba - mówi Smith. Jak wspomina, gdy w roku 2002 pojawił się japoński Earth Simulator zaszokował on środowisko, a National Research Council w swoim raporcie stwierdził, że był to dzwonek alarmowy, pokazujący, iż możemy nie tylko stracić przewagę nad konkurencją, ale również, co ważniejsze, zdolność do osiągnięcia własnych celów. Naukowcy z niecierpliwością czekają na pojawienie się komputerów pracujących w eksaskali. Maszyna o wydajności 1 eksaflopsa będzie wykonywała w ciągu sekundy trylion (1018) operacji zmiennoprzecinkowych. To dla nauki oznacza skok jakościowy. System eksaskalowy pozwoli bowiem na dokładne symulowanie pojedynczej komórki. Każdy atom będzie tam reprezentowany - mówi Smith. To z kolei będzie miało kolosalne znaczenie dla rozwoju medycyny, biologii i nauk pokrewnych. Pierwsze systemy eksaskalowe mogą pojawić się jeszcze przed rokiem 2020.

Europa doczekała się pierwszego petaflopsowego superkomputera na swoim terytorium. Maszyna Tera 100 to wspólny projekt firmy Bull oraz francuskiej Komisji Energii Alternatywnych i Energii Atomowej. W teście Linpack komputer osiągnął wydajność 1,05 petaflopsa. Jej teoretyczna wydajność to 1,25 PFlops, jednak nie została ona uzyskana w teście. Tymczasem lista TOP500, na którą trafia 500 najbardziej wydajnych superkomputerów świata, bierze pod uwagę maksymalną osiągniętą wydajność, a nie teoretyczną. Tera 100 korzysta z 17 480 procesorów z rodziny Intel Xeon 7500 oraz 300 terabajtów pamięci operacyjnej. Pamięć masowa ma łączną pojemność 20 petabajtów.

Szybko postępujący rozwój elektroniki powoduje, że do naszych domów trafiają urządzenia o coraz większej mocy obliczeniowej. Obecne notebooki mają moc porównywalną z superkomputerami sprzed 15 lat. Jak twierdzi Jack Dongarra z University of Tennessee, w ciągu najbliższych 10 lat telefony komórkowe osiągną moc obliczeniową sięgającą teraflopsa. Do roku 2020 wszystkie systemy na liście TOP500 będą oferowały wydajność liczoną w petaflopsach. Telefony komórkowe będą miały teraflopsową wydajność, a laptopy osiągną 10 teraflopsów. Naukowcy będą wiedzieli jak budować exaflopsowe komputery i skupią się na badaniach nad maszynami zettaflopsowymi [1021 operacji zmiennoprzecinkowych na sekundę - red.] - stwierdza Dongarra. W przeciwieństwie do wielu specjalistów, którzy wieszczą koniec prawa Moore'a, Dongarra uważa, że nadal będziemy w stanie dwukrotnie zwiększać liczbę tranzystorów w procesorze co mniej więcej 18 miesięcy. Spoglądając wstecz nie można wykluczyć, że Dongarra ma rację. Wystarczy przecież wspomnieć, że przed dziesięcioma laty pojawienie się gigahercowego procesora było wielkim krokiem na drodze rozwoju pecetów. Obecnie tak wydajne układy są często wykorzystywane w komórkach.

Przewodniczący parlamentu Federacji Rosyjskiej zapowiedział, że jeszcze w bieżącym roku moskiewski Uniwersytet Łomonosowa otrzyma superkomputer o wydajności przekraczającej petaflops. Jeśli obietnice te zostaną spełnione, to rosyjska maszyna znajdzie się co najmniej na 3. miejscu listy Top 500. Obecnie uczelnia korzysta z 12. najpotężniejszego komputera na świecie. Moc maszyny wynosi 350,1 gigaflopsa. Nie wiadomo, czy Rosjanie planują po prostu wyposażyć ją w bardziej wydajne procesory, zwiększając przy okazji ich liczbę, czy też mają zamiar przeprowadzić jakąś większą rozbudowę. Dotychczas w swój superkomputer Uniwersytet Łomonosowa zainwestował niemal 12 milionów dolarów.

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.

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.

IBM poinformował o powstaniu pierwszego w historii petaflopsowego komputera. Blue Gene/P to następca maszyny Blue Gene/L, obecnie numeru 1. na liście 500 najpotężniejszych superkomputerów na świecie. Blue Gene/P jest pierwszym superkomputerem, który osiągnął wydajność 1 petaflopsa, czyli jest w stanie wykonać biliard operacji zmiennoprzecinkowych w ciągu sekundy. Jest on około 3-krotnie szybszy od Blue Gene/L i 100 000 razy bardziej wydajny od przeciętnego peceta. Co więcej, po odpowiednim skonfigurowaniu wydajność Blue Gene/P może wzrosnąć do 3 PFLOPS. Kilka instytucji złożyło już zamówienia na system Blue Gene/P. Pierwszy tego typu komputer stanie w Argonne National Laboratory należącym do Departamentu Energii USA. Blue Gene/P korzysta z 294.912 rdzeni procesora IBM PowerPC 450, z których każdy jest taktowany zegarem o częstotliwości 850 MHz. Cztery rdzenie tworzą jeden procesor. Procesory montowane są na płytach, a każda płyta zawiera 32 układy. Płyty zamocowane są w szafach typu rack. W jednej mieszczą się 32 płyty. Nowego Blue Gene’a tworzą 72 takie szafy. Superkomputer można rozbudować do 216 szaf, czyli 884.736 rdzeni i wówczas osiąga on wydajność 3 petaflopsów. Pomiędzy komputerami Blue Gene/L i Blue Gene/P istnieje kilka zasadniczych różnic. W systemie P zastosowano czterordzeniowe procesory (w L były dwurdzeniowe), które są taktowane szybszym zegarem (850 MHz zamiast 700 MHz). Blue Gene/P korzysta też z większej pamięci operacyjnej oraz wykorzystuje tryb SMP (symmetric multiprocessing – przetwarzanie symetryczne), dzięki czemu można go programować podobnie jak programuje się komercyjnie dostępne klastry komputerowe. System operacyjny komputera Blue Gene/P bazuje na Linuksie, a aplikacje można tworzyć w standardowych językach programowania, takich jak Fortran, C czy C++. Nowy superkomputer jest kompatybilny z oprogramowaniem dla Blue Gene’a/L.