Boski superkomputer, czyli 13,6 bln operacji na sekundę - Computerworld

Boski superkomputer, czyli 13,6 bln operacji na sekundę



W XIX wieku w budynku, na przedmieściach Barcelony, powstał komputer tak potężny, że któregoś dnia może on odmienić losy ludzkości. Co możemy dzięki niemu osiągnąć? Sami jeszcze nie wiemy. Z pewnością jednak w ciągu najbliższych lat pojawią się naukowe lub medyczne przełomowe odkrycia, których korzenie będą sięgać otoczonego szkłem pomieszczenia w kaplicy Torre Girona. Drzemiącą w nim potężną moc komputerową tworzy 3,4 tys. serwerów połączonych 48 kilometrami okablowania.

KAPLICA TORRE GIRONA CHAPEL: NIECODZIENNA LOKALIZACJA DLA SUPERKOMPUTERA

KAPLICA TORRE GIRONA CHAPEL: NIECODZIENNA LOKALIZACJA DLA SUPERKOMPUTERA

Torre Girona, wchodząca w skład ośrodka BSC (Barcelona Supercomputing Center) zlokalizowanego na kampusie Politechniki Katalońskiej, była do 1960 r. kościołem katolickim. W latach 70. świątynię dekonsekrowano, niemniej przebywając w środku, obserwując szybkość działania potężnego mózgu elektronowego, nadal ma się wrażenie, że to miejsce szczególne.

Nic dziwnego, ponieważ w przypadku giganta, jakim jest superkomputer MareNostrum, mamy do czynienia z technologią wyjątkową.

SPECYFIKACJA. Czysta moc i skala systemu HPC (High Performance Computing) MareNostrum przekracza wszystko, co do tej pory eksperci uznawali za jednostki obliczeniowe wielkiej skali. Dla specjalistów od superkomputerów wszystko sprowadza się do FLOPS-ów, czyli operacji zmiennoprzecinkowych na sekundę.

Pojemność obliczeniowa MareNostrum 1, zainstalowanego w 2004 r., wynosiła 42,35 teraflopsa na sekundę. Co oznacza, że w sekundę mógł dokonać 42,35 bln operacji. Nieźle, można sobie pomyśleć, do chwili, kiedy usłyszymy, o ile lepsza jest jego wersja z roku 2017 (MareNostrum 4) – działa on 322 razy szybciej niż oryginał.

„Nowy superkomputer ma wydajność 13,7 petaflopsa na sekundę i będzie w stanie dokonywać 13,677 bln operacji na sekundę” - mówi Wilfredo Sotolongo, wiceprezes Lenovo, który nie tylko blisko współpracuje z BSC, ale mieszka w Barcelonie w pobliżu Torre Girona.

„W świecie komputerów, FLOPs to jednostka miary wydajności maszyny” – twierdzi Wilfredo Sotolongo, wyjaśniając te nieznane szerszej publiczności jednostki miary. „Petaflops to miara szybkości przetwarzania komputera i może być wyrażona w trylionach albo tysiącach bilionów operacji zmiennoprzecinkowych na sekundę. Tysiąc teraflopsów. 10 do 15. potęgi FLOPs-ów”.

„W skrócie: MareNostrum 4 jest 10 razy bardziej wydajny niż MareNostrum 3”– podsumowuje Wilfredo Sotolongo. A ile razy jest bardziej wydajny niż laptop ThinkPad X1 Carbon z 2016 r.?„Blisko 11 tys. razy”.

SERGIO GIRONA Z BSC PREZENTUJE „WNĘTRZNOŚCI” STAREGO MARENOSTRUM

SERGIO GIRONA Z BSC PREZENTUJE „WNĘTRZNOŚCI” STAREGO MARENOSTRUM

DZIAŁANIE. Jakiego typu obciążenia wymagają mocy obliczeniowej, jaką oferuje klaster MareNostrum? Okazuje się, że wiele. Ze względu na to, że systemy HPC dostarczają wyniki obliczeń w niewielkim ułamku czasu, jaki zajęłoby to zwykłemu komputerowi biurkowemu czy nawet stacji roboczej, stają się one niezwykle istotne dla naukowców, inżynierów, a także dla biznesu. Wszystkich przyciąga możliwość rozwiązywania wyjątkowo złożonych problemów w czasie liczonym w sekundach albo nawet krótszym.

W swojej historii MareNostrum był wykorzystywany do prowadzenia obliczeń w ramach 3 tys. projektów. Każdego dnia, znajdujący się w przeszklonych pomieszczeniach Torre Girona, superkomputer MareNostrum zarządza ogromnymi ilościami danych i dostarcza wartościowych informacji dla około 500 osób, z których każdy w przyszłości może potencjalnie dzięki temu wpłynąć na losy ludzkości.

Przykładowo, zespoły w BSC rozwijają symulacje HPC złożonych problemów dręczących sektor energetyczny i odnawialnych źródeł energii. Oczywiście obsługują także inne sektory, dziedziny i projekty – branżę farmaceutyczną i sektor medyczny, projekty inżynieryjne, zwłaszcza w obszarze inteligentnych miast, branżę motoryzacyjną i lotniczą. Wspierają poszukiwanie rozwiązań dla wyzwań w zakresie jakości powietrza, rolnictwa, prognozowania pogody i zmian klimatycznych.

Dobrym przykładem może być symulacja pracy ludzkiego serca – tak realistyczna, że obserwatorzy nie mogą oderwać od niej oczu. Dzięki niej lekarze mogą skutecznie pomagać osobom z wadami i chorobami serca.

WNĘTRZNOŚCI. MareNostrum to tak naprawdę parasol, który obejmuje złożoną sieć technologii dostarczonych przez trzy różne firmy. BSC zakupiło kompletne rozwiązanie od IBM. W jego skład wchodzi jeden duży system ogólnego zastosowania (zbudowany na bazie technologii Lenovo) oraz trzy mniejsze systemy eksperymentalne dostarczone po jednym przez: Lenovo, IBM oraz Fujitsu.

Bazujący na technologii Lenovo system ogólnego zastosowania tworzący MareNostrum 4 to:

48 szaf, w których znajduje się prawie 3,4 tys. węzłów wyposażonych w procesory Intel Xeon nowej generacji oraz centralną pamięć o pojemności 390 TB;

  • Pojemność dyskowa na poziomie ~10 petabajtów (jeśli jednak połączona zostanie z infrastrukturą Big Data w BSC wynosi 24,6 petabajtów);
  • Moc maksymalna ~11 petaflopsów na sekundę, co oznacza, że maszyna będzie w stanie wykonywać ponad 11,000 bln operacji na sekundę.
  • Większa efektywność energetyczna w porównaniu z MareNostrum 3

MareNostrum 4 dostarczono i uruchomiono w połowie czerwca. Wówczas rozpoczęła się krótka faza testów, która pozwoli na produkcyjne uruchomienie maszyny i rozpoczęcie projektów badawczych. Te z kolei umożliwią rozwiązywanie najważniejszych problemów. Nowy system, którego moc będzie z czasem wzrastać, znalazł się obecnie na 13 miejscu na superkomputerowej liście TOP 500.

„Szybka dostawa, instalacja oraz optymalizacja maszyny MareNostrum 4 dla BSC prezentują kompleksowe możliwości Lenovo w obszarze systemów HPC” - mówił Kirk Skaugen, prezes Lenovo Data Center Group. „Bazując na 25-letniej historii w obszarze serwerów x86 oraz pozycji lidera w zakresie satysfakcji klientów i niezawodności serwerów x86, naszym celem jest osiągnięcie statusu największej firmy superkomputerowej na świecie - chcemy szybko rozwijać technologie i dostarczać innowacje, żeby wspierać rozwiązywanie największych wyzwań, przed jakimi stoi ludzkość” - dodał Kirk Skaugen.