Najbrži superračunalo na svijetu koje se sada proizvodi u Kini

Jučerašnje vijesti da je kineski superračunal Tianhe-2 sada najbrži na svijetu nisu tako šokantne. Uostalom, ranija verzija bila je na vrhu popisa superračunala još u 2010. godini.

Ono što je malo iznenađujuće je arhitektura koja stoji iza Tianhe-2 (također poznatog i kao Mliječni put-2). Temelji se na novoj Intelovoj arhitekturi Xeon Phi koja kombinira veliki broj x86 jezgara u jedan čip; superračunalo tada kombinira te čipove u jednu arhitekturu. Očekivalo se da će ovaj sustav biti uveden još nekoliko godina, pa sam se iznenadio kad sam vidio da se na vrhu popisa nalazio sustav sa sjedištem u Xeon Phi-u. Ono što ovdje smatram najfascinantnijim je natjecanje sa sustavima koji se temelje uglavnom na GPU računarstvu. Doista, sustav zasnovan na Nvidijinim jezgrama CUDA GPU-a, koji je prošli put bio na vrhu liste, sada je na drugom mjestu.

Top500 najbrža računala na svijetu obično izlaze dva puta godišnje: jednom u suradnji s Međunarodnom konferencijom o superračunalima (ISC) koja se događa u Njemačkoj i na jesen na Supercomputing Conference (SC 13).

Tianhe-2, koji se temelji na Nacionalnom sveučilištu obrambene tehnologije u Changsha, Kina, pokazuje trajne performanse od više od 33, 8 petaflopa (više od 17 500 bilijuna operacija s pomičnim zarezom u sekundi) i vrhunske performanse od 54, 9 petaflopa na referentnoj vrijednosti LINPACK. To ga čini dvostruko bržim od prethodnog vođe, Titanovim sustavom sa sjedištem u Nacionalnom laboratoriju Oak Ridgea (ORNL) Ministarstva energetike SAD-a. Tianhe-2 ima 16.000 čvorova, svaki s dva Intel Xeon E5-2692 (12-jezgri procesora, koristeći Ivy Bridge) procesore i tri Xeon Phi procesora za ukupno 3.120.000 računalnih jezgara. Jezgra Xeon temelje se na nadolazećoj 12-jezgrskoj verziji obitelji Xeon # 5-2600 koja se temelji na arhitekturi Ivy Bridge od 22 nm. Ukupni sustav privlači 17, 8 MW, što je većina svih top sustava na top 500 listi, ali s obzirom na to da su performansi toliko visoki, još uvijek se smatra relativno učinkovitim. Junski popis najučinkovitijih superračunala, Green500, bi trebao stići uskoro.

ORNL-ov sustav Titan koji je na vrhu prethodne liste sada je na drugom mjestu. Temelji se na Cray XK7 sustavu s 18.688 čvorova, od kojih svaki sadrži 16-jezgreni AMD Opteron 6274 i ubrzivač grafičke procesorske jedinice Nvidia Tesla K20x (GPU). Ovaj sustav pokazuje postojane performanse od 17, 5 petaflopa (više od 17 500 bilijuna operacija s pomičnim zarezom u sekundi) i vrhunske performanse od preko 27 petaflopa na LINPACK referentnoj vrijednosti. Sustav Sequoia u Nacionalnom laboratoriju Lawrence Livermore, temeljen na IBM-ovom BlueGene / Q sustavu i njegovim napajanjima CPU, našao se na drugom mjestu na Top500 listi prije godinu dana, ali je skliznuo na treće mjesto. Sustav za četvrto mjesto i dalje je „K računalo“ na japanskom Naprednom institutu za računske znanosti RIKEN temeljen na procesorima Fujitsu SPARC64.

Prva četiri sustava pokazuju četiri vrlo različite arhitekture. Tradicionalni veliki željezni sustavi, poput onih utemeljenih na IBM-ovoj BlueGene (Power) i Fujitsuovoj SPARC arhitekturi, još uvijek su u tijeku, no najveći dio pozornosti posvećuje Intelovoj novoj Xeon Phi arhitekturi i Nvidijinoj CUDA arhitekturi. U međuvremenu, i dalje se priča da Kina radi na stvaranju vlastitog procesora za superračunanje.

U više detalja, Nvidia je jučer objavila da istraživači sa Sveučilišta Stanford koriste GPU za stvaranje najveće svjetske umjetne neuronske mreže dizajnirane za modeliranje ljudskog mozga. Također je otkrila da će njegov CUDA alat sada podržavati ARM-temeljene platforme.

Kao dio konferencije o superračunalima, Intel je također predstavio nove verzije svojeg koprocesora Xeon Phi, uključujući 7100 sa 61 jezgrom na taktu 1, 23 GHz, podršku 16 GB memorijskog kapaciteta i više od 1, 2 TFlops dvostruko preciznije izvedbe; obitelj Xeon Phi 3100 sa 57 jezgara na taktu takta od 1, 1 GHz i 1TFlops s dvostrukom preciznošću; i novi 5100D, dizajniran tako da utičnice mogu biti pričvršćene na mini ploču za upotrebu u faktorima oblika noža. Intel kaže kako će sljedeća generacija, poznata kao "Knights Landing" i koja se temelji na nadolazećoj 14nm procesnoj tehnologiji, raditi ne samo kao koprocesor, već i kao primarni procesor, uklanjajući tako složenost premještanja podataka u različite baze memorije. Ovo će integrirati memoriju na paketu za brže performanse.

Intel naziva kombinaciju tradicionalnih Xeon i Xeon Phi procesora "neoheterogenom arhitekturom". Hardverska arhitektura ima više klasa mogućnosti računanja kojima pristupa zajednički programski model. Tvrtka naglašava da budući da je sve x86 mogao usmjeriti razvoj i optimizaciju na načine koji bi bili teži kada bi se koristila kombinacija CPU-a i GPU akceleratora. Nvidia i ostale tvrtke koje potiču računanje GPU-a ne bi se složile s tom procjenom.

Intel je također govorio o korištenju računalstva visokih performansi ne samo za tradicionalne namjene kao što su vladina i vojna istraživanja i napredne komercijalne aplikacije poput simulacije nafte i plina, već i za aplikacije poput velikih podataka. Cilj je učiniti superračunalo više redovitim.

Pogledajte cijeli popis superračunala Top500 ovdje.