Экзафлопный барьер скоро будет преодолен?

Вице-президент Intel — о достижении экзафлопной производительности к концу текущей декады

Intel продолжает быть основной движущей силой мирового рынка систем класса HPC В рамках Международной суперкомпьютерной конференции (International Supercomputing Conference, ISC), вице-президент корпорации Intel и генеральный директор подразделения Data Center Group Кирк Скауген (Kirk Skaugen) изложил основы видения компании, связанного с достижением экзафлопной производительности к концу текущей декады. Один экзафлоп равен квинтильону операций в секунду, что в 1000 раз больше по сравнению с самыми мощными суперкомпьютерами из существующих.

«Достижение экзафлопной производительности в будущем потребует не только совместных усилий индустрии и правительств, но и нового подхода — архитектуры Intel Many Integrated Core (Intel MIC), — заявил Скауген. Управление гигантскими объемами данных, передаваемых по интернету, борьба с климатическими изменениями, управление добычей полезных ископаемых, таких как нефть и газ, и многие другие задачи с каждым днем требуют наличия больших вычислительных ресурсов, предоставить которые могут только новые суперкомпьютеры».

Прокладывая путь к экзафлопным вычислениям

Закон Мура — который говорит об удвоении числа транзисторов в процессорах примерно каждые 2 года, что ведет к расширению функционала, производительности и снижению производственных расходов — эффективная модель программирования и гибкое масштабирование представляют собой формулу перехода от систем с петафлопной производительностью к системам экзафлопного уровня. Но с ростом производительности возрастает и потребление электроэнергии.

Самый мощный суперкомпьютер на сегодняшний день, китайский Tianhe-1A, для достижения экзафлопной производительности потребует более 1,6 ГВт энергии (достаточно для снабжения 2 млн домов). Проблема эффективности при потреблении электроэнергии весьма актуальна. Чтобы решить ее Intel совместно с европейскими исследователями открыла в Европе три новые лаборатории с тремя главными целями: выстроить в Европе партнерскую сеть, воспользоваться европейскими разработками в области HPC-систем и значительно ускорить развитие вычислительных систем и технологий.

Одной из технических целей является создание симуляционных приложений, которые помогут решить проблемы эффективности питания при переходе к суперкомпьютерам нового поколения.

Кирк Скауген отметил гигантский потенциал рынка HPC-систем. В 1980-х годах суперкомпьютеры работали со скоростью, измеряемой в гигафлопах (миллиардах операций с плавающей запятой), сейчас же наиболее мощные из них предлагают скорость, возросшую в миллион раз. Рост требований привел к росту числа процессоров в HPC-системах. По прогнозу Intel, в 2013 г. в ста крупнейших суперкомпьютерах будет стоять один миллион процессоров. Ожидается, что в 2015 г. это число удвоится и достигнет 8 млн в последний год декады. Предполагается, что к 2015 г. мощность суперкомпьютера достигнет 100 петафлоп и преодолеет отметку в 1 экзафлоп в 2018 г. К концу 20-х годов Xxi в. мощность самой крупной системы превысит 4 экзафлоп/с.

Intel MIC Architecture Software Development Platform

Ожидается, что архитектура Intel MIC станет ключевым дополнением портфеля Intel, включающего процессоры Intel Xeon, и поможет индустрии перейти к системам нового поколения. В производстве первого продукта на архитектуре Intel MIC под кодовым именем Knights Corner планируется использовать 22-нм техпроцесс и первые в мире 3D-транзисторы Intel Tri-Gate. В настоящее время Intel уже поставляет платформу разработки Intel MIC под кодовым названием Knights Ferry некоторым партнерам.

Intel и некоторые из ее партнеров, включая Исследовательский центр в Юлихе, Суперкомпьютерный центр имени Лейбница, CERN и Корейский научно-технологический институт информации, продемонстрировали на ISC первые результаты работы с Knights Ferry.

Демонстрационные проекты дали понять, какую производительность архитектура Intel MIC способна обеспечить и какую легкость программирования предоставляет.

Intel также представила серверы и рабочие станции от SGI, Dell, HP, IBM, Colfax и Supermicro — все эти компании работают вместе с Intel, чтобы представить продукты на базе Knights Corner.

ТОП-500 суперкомпьютеров

Intel продолжает быть основной движущей силой мирового рынка систем класса HPC, — согласно обнародованной на ISC 37-й редакции рейтинга пятисот самых мощных суперкомпьютеров в мире, в нем оказалось 387 систем с процессорами Intel, что составило более 77% от общего числа систем. Из числа новых суперкомпьютеров — 88% систем на базе процессоров Intel. Более половины этих систем используют процессоры Intel Xeon 5600, выполненные на базе 32-нм техпроцесса. В более чем 35% суперкомпьютерах ТОП-500 используются чипы только этого семейства, что в 3 раза больше, чем в прошлом году.