Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Rozważania o przyszłości superkomputerów

Recommended Posts

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.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Przy tego typu zadaniach zwykle wykonuje się te same obliczenia na rożnych zbiorach danych, tak wiec GPU sprawdzi sie dużo lepiej. Podejrzewam że przyszłość będzie należała do bardziej rozbudowanych wersji tesli od nvidii, wspartych kilkoma rdzeniami ogólnymi (na czymś trzeba system operacyjny uruchomić). Poza tym czas krzemu dobiega końca, procesory magnetyczne czy też optyczne nie będą już tak "prądożerne". Swoją drogą przy tego typu mocach można by pomyśleć nad zamianą ciepła z powrotem w prąd, co rozwiązało by przynajmniej część problemów (mniej mocy trzeba dostarczyć z zewnątrz = mniej awarii)

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      W laboratorium IBM-a w Zurichu zaprezentowano rekordowo pojemny napęd taśmowy. Pojedynczy kartridż pozwala na przechowanie aż... 580 terabajtów danych. To aż 29-krotnie więcej niż oferowany obecnie przez IBM-a kartridż o pojemności 20 TB. Błękitny Gigant jest tutaj rynkowym liderem. Najnowszy standard przemysłowy LTO-Ultrium (Linear Tape-Open, version 9) mówi o kartridżach o pojemności 18 TB.
      Mark Lantz, menedżer CloudFPGA odpowiedzialny w IBM Zurich za technologie taśmowe mówi, że w ostatnich latach taśmy magnetyczne przeżywają swój renesans. Ma to związek z jednej strony z wykładniczym wzrostem ilości wytwarzanych danych, które trzeba gdzieś archiwizować oraz z jednoczesnym spowolnieniem przyrostu gęstości zapisu na dyskach twardych. Jak zauważa Lantz, w ciągu ostatnich kilkunastu lat składane roczne tempo wzrostu gęstości zapisu na HDD spadło do poniżej 8%. Jednocześnie świat produkuje coraz więcej danych. Roczny wzrost wytwarzania informacji wynosi aż 61%. Eksperci mówią, że do roku 2025 wytworzymy 175 zetabajtów danych.
      Jako, że gęstość zapisu HDD niemal stanęła w miejscu, dramatycznie wzrosła cena każdego gigabajta dysnku twardego. Już w tej chwili 1 bit HDD jest czterokrotnie droższy niż 1 bit taśmy magnetycznej. Ta wielka nierównowaga pojawiła się w bardzo niekorzystnym momencie, gdy ilość wytwarzanych danych zaczęła gwałtownie rosnąć. Centra bazodanowe mają coraz większy problem. Na szczęście zdecydowana większość danych to informacje, które są rzadko potrzebne. To zaś oznacza, że w ich przypadku szybkość odczytu danych nie jest rzeczą zbyt istotną. Mogą być więc przechowywane na taśmach magnetycznych.
      Taśmy mają wiele zalet w porównaniu z dyskami twardymi. Są bardziej odporne na ataki cyberprzestępców, do działania potrzebują mniej energii, są trwałe i znacznie tańsze w przeliczeniu na gigabajt. Zalety te spowodowały, że – jak ocenia IBM – już 345 000 eksabajtów danych przechowywanych jest właśnie na taśmach.
      Najnowszy napęd taśmowy to wynik 15-letniej współpracy IBM-a i Fujifilm. Od roku 2006 firmy pobiły sześć kolejnych rekordów dotyczących napędów taśmowych. Ostatnie osiągnięcie było możliwe dzięki udoskonaleniu samej taśmy, głowicy odczytującej oraz serwomechanizmu odpowiadającego za precyzję pozycjonowania głowicy. Firma Fujifilm odeszła tutaj od przemysłowego standardu jakim jest ferryt baru i pokryła taśmę mniejszymi cząstkami ferrytu strontu. Inżynierowie IBM-a, mając do dyspozycji nową taśmę, opracowali nową technologię głowicy odczytująco-zapisującej, która współpracuje z tak gładką taśmą.
      O tym jak wielkie postępy zostały dokonane w ciągu kilkunastoletniej współpracy Fujifilm i IBM-a najlepiej świadczą liczby. W roku 2006 obie firmy zaprezentowały taśmę pozwalającą na zapisanie 6,67 miliarda bitów na calu kwadratowym. Najnowsza taśma pozwala na zapis 317 miliardów bitów na cal. Kartridż z roku 2006 miał pojemność 8 TB, obecnie jest to 580 TB. Szerokość ścieżki zapisu wynosiła przed 14 laty 1,5 mikrometra (1500 nanometrów), teraz to zaledwie 56,2 nanometra. Liniowa gęstość zapisu w roku 2006 sięgała 400 000 bitów na cal taśmy. Na najnowszej taśmie na każdym calu można zapisać 702 000 bitów. Zmniejszyła się też – z 6,1 mikrometra do 4,3 mikrometra – grubość taśmy, wzrosła za to jej długość. W pojedynczym kartridżu mieści się obecnie 1255 metrów taśmy, a przed 14 laty było to 890 metrów.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Unia Europejska kończy przygotowania do stworzenia „cyfrowego bliźniaka” Ziemi, za pomocą którego z niespotykaną dotychczas precyzją będzie można symulować atmosferę, oceany, lądy i kriosferę. Ma to pomóc zarówno w tworzeniu precyzyjnych prognoz pogody, jak i umożliwić przewidywanie wystąpienia susz, pożarów czy powodzi z wielodniowym, a może nawet wieloletnim wyprzedzeniem.
      Destination Earth, bo tak został nazwany projekt, będzie miał też za zadanie przewidywanie zmian społecznych powodowanych przez pogodę czy klimat. Ma również pozwolić na ocenę wpływ różnych polityk dotyczących walki ze zmianami klimatu.
      Destination Earth ma pracować z niespotykaną dotychczas rozdzielczością wynoszącą 1 km2. To wielokrotnie więcej niż obecnie wykorzystywane modele, dzięki czemu możliwe będzie uzyskanie znacznie bardziej dokładnych danych. Szczegóły projektu poznamy jeszcze w bieżącym miesiącu, natomiast sam projekt ma zostać uruchomiony w przyszłym roku i będzie działał na jednym z trzech superkomputerów, jakie UE umieści w Finlandii, Włoszech i Hiszpanii.
      Destination Earth powstała na bazie wcześniejszego Extreme Earth. Program ten, o wartości miliarda euro, był pilotowany przez European Centre for Medium-Range Weather Forecests (ECMWF). UE zlikwidowała ten program, jednak była zainteresowana kontynuowaniem samego pomysłu. Tym bardziej, że pojawiły się obawy, iż UE pozostanie w tyle w dziedzinie superkomputerów za USA, Chinami i Japonią, więc w ramach inicjatywy European High-Performance Computing Joint Undertaking przeznaczono 8 miliardów euro na prace nad eksaskalowym superkomputerem. Mają więc powstać maszyny zdolne do obsłużenia tak ambitnego projektu jak Destination Earth. Jednocześnie zaś Destination Earth jest dobrym uzasadnieniem dla budowy maszyn o tak olbrzymich mocach obliczeniowych.
      Typowe modele klimatyczne działają w rozdzielczości 50 lub 100 km2. Nawet jeden z czołowych modeli, używany przez ECMWF, charakteryzuje się rozdzielczością 9 km2. Wykorzystanie modelu o rozdzielczości 1 km2 pozwoli na bezpośrednie renderowanie zjawiska konwekcji, czyli pionowego transportu ciepła, które jest krytyczne dla formowania się chmur i burz. Dzięki temu można będzie przyjrzeć się rzeczywistym zjawiskom, a nie polegać na matematycznych przybliżeniach. Destination Earth ma być też tak dokładny, że pozwoli na modelowanie wirów oceanicznych, które są ważnym pasem transmisyjnym dla ciepła i węgla.
      W Japonii prowadzono już testy modeli klimatycznych o rozdzielczości 1 km2. Wykazały one, że bezpośrednie symulowane burz i wirów pozwala na opracowanie lepszych krótkoterminowych prognoz pogody, pozwala też poprawić przewidywania dotyczące klimatu w perspektywie miesięcy czy lat. Jest to tym bardziej ważne, że niedawne prace wykazały, iż modele klimatyczne nie są w stanie wyłapać zmian we wzorcach wiatrów, prawdopodobnie dlatego, że nie potrafią odtworzyć burz czy zawirowań.
      Modele o większej rozdzielczości będą mogły brać pod uwagę w czasie rzeczywistym informacje o zanieczyszczeniu powietrza, szacie roślinnej, pożarach lasów czy innych zjawiskach, o których wiadomo, że wpływają na pogodę i klimat. Jeśli jutro dojdzie do erupcji wulkanicznej, chcielibyśmy wiedzieć, jak wpłynie ona na opady w tropikach za kilka miesięcy, mówi Francisco Doblas-Reyes z Barcelona Supercomputing Center.
      Tak precyzyjny model byłby w stanie pokazać np. jak subsydiowanie paliw roślinnych wpływa na wycinkę lasów Amazonii czy też, jak zmiany klimatu wpłyną na ruch migracyjne ludności w poszczególnych krajach.
      Działanie na tak precyzyjnym modelu będzie wymagało olbrzymich mocy obliczeniowych oraz kolosalnych możliwości analizy danych. O tym, jak poważne to zadanie, niech świadczy następujący przykład. W ubiegłym roku przeprowadzono testy modelu o rozdzielczości 1 kilometra. Wykorzystano w tym celu najpotężniejszy superkomputer na świecie, Summit. Symulowano 4 miesiące działania modelu. Testujący otrzymali tak olbrzymią ilość danych, że wyodrębnienie z nich użytecznych informacji dla kilku symulowanych dni zajęło im... pół roku. Obecnie w tym tkwi najpoważniejszy problem związany z modelami pogodowymi i klimatycznymi w wysokiej rozdzielczości. Analiza uzyskanych danych zajmuje bardzo dużo czasu. Dlatego też jednym z najważniejszych elementu projektu Destination Earth będzie stworzenie modelu analitycznego, który dostarczy użytecznych danych w czasie rzeczywistym.
      Destination Earth będzie prawdopodobnie pracował w kilku trybach. Na co dzień będzie się prawdopodobnie zajmował przewidywaniem wpływu ekstremalnych zjawisk atmosferycznych na najbliższe tygodnie i miesiące. Co jakiś czas, być może raz na pół roku, zajmie się długoterminowymi, obejmującymi dekady, prognozami zmian klimatycznych.
      Nie tylko Europa planuje tworzenie precyzyjnych modeli klimatycznych przy użyciu eksaskalowych superkomputerów. Też zmierzamy w tym kierunku, ale jeszcze nie zaangażowaliśmy się to tak mocno, przyznaje Ruby Leung z Pacific Northwest National Laboratory, który jest głównym naukowcem w prowadzonym przez amerykański Departament Energii projekcie modelowania systemu ziemskiego.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Tegoroczna International Conference for Hight Performance Computing (SC19) nie przyniosła żadnych sensacyjnych informacji na temat TOP500, listy najpotężniejszych komputerów na świecie. Znacznie bardziej interesujące było to, co mówiono o systemach eksaskalowych, których budowa ma rozpocząć się w 2021 roku.
      Wielkimi wygranymi są tutaj ADM, Cray i Intel. Już teraz wiadomo, że firmy te będą tworzyły trzy eksaskalowe maszyny, których powstanie sfinansuje Departament Energii. Cray, należący obecnie do HP Enterprise, będzie odpowiedzialny za połączenia we wszystkich wspomnianych superkomputerach. Maszyna eksaskalowa to superkomputery zdolny do wykonania 1 eksaflopsa czyli 1 tryliona (1018) operacji zmiennoprzecinkowych na sekundę.
      Budową superkomputera Frontier, który stanie w Oak Ridge National Laboratory, zajmą się AMD i Cray. AMD dostarczy CPU i GPU. Zintegrowanie całości będzie zadaniem Craya. Z kolei maszyna Aurora, przeznaczona dla Argonne National Laboratory, ma zostać zbudowana przez Intela (GPU i GPU) oraz Craya (integracja). Trzeci z planowanych w najbliższych latach amerykańskich systemów eksaskalowych – El Capitán – ma zostać zbudowany przez Craya. Obecnie nie wiadomo, kto dostarczy doń procesorów.
      Na pierwszy rzut oka widać, że brakuje w tym towarzystwie dwóch potentatów rynku HPC (High Performance Computing) – IBM-a i Nvidii. Jednak jeśli nawet żadna z tych firm nie będzie zaangażowana w budowę El Capitana, to z pewnością nie zabraknie dla nich pracy na rynku superkomputerów.
      Jeszcze przed SC19 odbyła się konferencja zorganizowana przez Intela, na której koncern mówił o kościach, które rozwija na potrzeby Aurory. Wiemy, że zostaną one wykonane w 7-nanometrowym procesie. Nazwa kodowa procesora Xeon dla Aurory to Sapphire Rapids. Jednak uczestników konferencji bardziej zainteresował przyszły intelowski GPU – Xe HPC o nazwie kodowej Ponte Vecchio.
      Ponte Vecchio będzie miał wersję specjalnie na rynek HPC. Głównym zadaniem układów GPU przeznaczonych do zastosowań HPC jest przetwarzanie liczb zmiennoprzecinkowych pojedynczej i podwójnej precyzji, jednak nowy GPU Intela ma również wspierać formaty popularne na polu sztucznej inteligencji, takie jak INT8, BFloat16 i FP16. Intel wykorzysta również technologię pakowania układów EMIB, która pozwala na podłączenie GPU do interfejsu HBM (High Bandwidth Memory). Ponadto w Ponte Vecchio znajdziemy technologię Foveros 3D pozwalającą składać procesor na podobieństwo klocków i interkonekt XE Memory Fabric (XEMF), przez co CPU i GPU mają mieć dostęp do superszybkiej pamięci zwanej Rambo cache'em. Dzięki dużej ilości cache'u ma poprawić się skalowalność tak ambitnych projektów jak superkompuery eksaskalowe.
      Na potrzeby tych rozwiązań intel tworzy też nowe oprogramowanie oparte na nowym języku programowania Data Parallel C++ (DPC++). Bazuje on na standardzie SYCL z dodanymi przez Intela specyficznymi rozszerzeniami.
      Pojedynczy węzeł Aurory będzie zawierał 2 układy Xeon Sapphire Rapids oraz 6 Ponte Vecchio HPC GPU. Trzeba zauważyć, że Intel wziął na siebie bardzo ambitne zadanie. W ciągu dwóch lat musi bowiem mieć gotowe i przetestowane nowe oprogramowanie, nowy GPU wykonany według nowego procesu produkcyjnego i nowej technologii pakowania.
      W lepszej sytuacji jest AMD. Maszyna Frontier będzie korzystała z EPYC CPU i Radeon Instinct GPU. Firma już produkuje te kości. Obecnie pracuje nad ROCM, czyli odpowiedzią na CUDA Nvidii. ROCM będzie wspierało Tensor Flow i PyTorch. Obecnie AMD bardzo mocno inwestuje w rozwój tej platformy, a podczas SC19 przedstawiciele firmy zapowiedzieli poszerzenie ofery procesorów EPYC.
      Co jeszcze wiemy o przyszłych amerykańskich eksaskalowych komputerach?
      Budowana przez Craya maszyna El Capitán będzie stała z Lawrence Livermore National Laboratory. Jej maksymalna wydajność ma przekraczać 1,5 eksaflopsa, a komputer – wyposażony w zaawansowane możliwości modelowania, symulacji i sztucznej inteligencji bazujące na architekturze Shasta – będzie wykorzystywany do zadań związanych z bezpieczeństwem nuklearnym. Na jego zbudowanie przeznaczono 600 milionów USD, a maszyna ma zostać dostarczona pod koniec 2022 roku.
      Tworzony przez AMD i Craya Frontier ma ruszyć już w 2021 roku, a jego wydajność ma być wyższa niż 1,5 eksafolopsa. Superkomputer będzie wykorzystywany do wielu zadań związanych m.in. z badaniami nad rozpadem atomowym, badaniami klimatu, zostanie zaprzęgnięty do pracy w dziedzinie biomedycyny i inżynierii materiałowej. Również i on ma kosztować około 600 milionów USD.
      Jeśli zaś chodzi o Aurorę, to będzie się on zajmował badaniami nad fuzją jądrową, poszukiwał leków na nowotwory, wykorzystany zostanie przez chemików do badania procesów katalitycznych, wspomoże też nauki z dziedziny neurobiologii czy astrofizyki. Również i na tę maszynę przeznaczono 600 milionów dolarów. Jej wydajność ma przekraczać 1 eksaflops, a komputer ma być gotowy w 2021 roku.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      IBM uruchomił w Nowym Jorku Quantum Computation Center, w którym znalazł się największy na świecie zbiór komputerów kwantowych. Wkrótce dołączy do nich nich 53-kubitowy system, a wszystkie maszyny są dostępne dla osób i instytucji z zewnątrz w celach komercyjnych i naukowych.
      Quantum Computation Center ma w tej chwili ponad 150 000 zarejestrowanych użytkowników oraz niemal 80 klientów komercyjnych, akademickich i badawczych. Od czasu, gdy w 2016 roku IBM udostępnił w chmurze pierwszy komputer kwantowy, wykonano na nim 14 milionów eksperymentów, których skutkiem było powstanie ponad 200 publikacji naukowych. W związku z rosnącym zainteresowaniem obliczeniami kwantowymi, Błękity Gigant udostępnił teraz 10 systemów kwantowych, w tym pięć 20-kubitowych, jeden 14-kubitowy i cztery 5-kubitowe. IBM zapowiada, że w ciągu miesiąca liczba dostępnych systemów kwantowych wzrośnie do 14. Znajdzie się wśród nich komputer 53-kubitowy, największy uniwersalny system kwantowy udostępniony osobom trzecim.
      Nasza strategia, od czasu gdy w 2016 roku udostępniliśmy pierwszy komputer kwantowy, polega na wyprowadzeniu obliczeń kwantowych z laboratoriów, gdzie mogły z nich skorzystać nieliczne organizacje, do chmur i oddanie ich w ręce dziesiątków tysięcy użytkowników, mówi Dario Gil, dyrektor IBM Research. Chcemy wspomóc rodzącą się społeczność badaczy, edukatorów i deweloperów oprogramowania komputerów kwantowych, którzy dzielą z nami chęć zrewolucjonizowania informatyki, stworzyliśmy różne generacje procesorów kwantowych, które zintegrowaliśmy w udostępnione przez nas systemy kwantowe.
      Dotychczas komputery kwantowe IBM-a zostały wykorzystane m.in. podczas współpracy z bankiem J.P. Morgan Chase, kiedy to na potrzeby operacji finansowych opracowano nowe algorytmy przyspieszające pracę o całe rzędy wielkości. Pozwoliły one na przykład na osiągnięcie tych samych wyników dzięki dostępowi do kilku tysięcy przykładów, podczas gdy komputery klasyczne wykorzystujące metody Monte Carlo potrzebują milionów próbek. Dzięki temu analizy finansowe mogą być wykonywane niemal w czasie rzeczywistym. Z kolei we współpracy z Mitsubishi Chemical i Keio University symulowano początkowe etapy reakcji pomiędzy litem a tlenem w akumulatorach litowo-powietrznych.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Środowy wieczór zdecydowanie nie był dla mieszkańców Armentières standardowy. Ich oczom ukazał się bowiem czarny jaguar, który przez około godzinę spokojnie spacerował po dachu i gzymsach i od czasu do czasu wchodził do jednego z mieszkań przez otwarte okno.
      Szybko powiadomiono policję i straż. W razie gdyby jaguar zeskoczył, służby ustawiły kordon ochronny. Kiedy kot wszedł do mieszkania z otwartym oknem, został uśpiony za pomocą strzałki.
      Jak powiedział gazecie La Voix du Nord Kader Laghouati z Ligi Ochrony Zwierząt, zwierzę waży ok. 30 kg i ma ok. 5-6 miesięcy. Jest udomowione i zupełnie nieagresywne. Ma przycięte pazury.
      Kota umieszczono w klatce i przekazano agentowi z Biura ds. Polowań i Dzikiej Przyrody. Potem zajęła się nim Liga. Ostatecznie jaguar ma trafić do zoo.
      Z wywiadu przeprowadzonego przez dziennikarzy La Voix du Nord wśród mieszkańców wynika, że jaguar może należeć do kogoś, kto wyjechał na urlop.
       


      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...