Következő: exascale számítógépek, amelyek várhatóan 2020-ra érkeznek

Ha a szuperszámítógépek sebességének növekedése a jelenlegi ütemben folytatódik, 2020-ra az első kalkulációs gépet fogjuk látni, A világ leggyorsabb rendszereinek Top500-as összeállítása.

Az ilyen nagyméretű számítógépek rendszerszabályozói azonban számos kritikus kérdéssel szembesülnek, a lista tartója figyelmeztet.

"A kihívások jelentősek lesznek a gép szállításához" mondta Jack Dongarra, a Tennessee Egyetem, Knoxville, a kutató, aki a Top500 mögött álló egyik vezető. Dongarra az SC2012 konferencián beszélt, amelyet ezen a héten Salt Lake City-ben tartottak, a múlt héten kiadott lista legújabb kiadásával kapcsolatos előadás során.

Még mindig van módunk az exascale teljesítmény elérése előtt. Egy exascale gép képes lenne egy quintilli FLOPS (lebegőpontos műveletek másodpercenként), vagy 10-től a 18. FLOPS-ig. Még a mai napi leggyorsabb szuperszámítógépek is kínálnak kevesebb mint 20 százalékos teljesítményt egy exascale gépen.

Top500

Új magasságok

A Top500 szuperszámítógép legutóbbi kiadásában, amely hétfőn jelent meg, a leggyorsabb számítógép a listán volt az Oak Ridge National Laboratory Titan rendszer, amely 17,59 petaflopot képes végrehajtani. A petaflop négyzetmillió lebegőpontos számítás másodpercenként, vagy 10-15-ös FLOPS.

De mindegyik új Top500 - az évente kétszer összeállított lista - azt mutatja meg, milyen gyorsan nő a szuperszámítógépek sebességje. A listából ítélve a szuperszámítógépek tízszeresére nőnek tíz év alatt. 1996-ban megjelent az első teraflop számítógép a Top500-on, 2008-ban pedig az első petaflop számítógép megjelent a listán. Ezen előrehaladási arányból extrapolálva a Dongarra becslése szerint az exascale számítástechnikának 2020-ig meg kell érkeznie.

A nagy teljesítményű számítástechnikai (HPC) közösség kiemelkedő mérföldkőnek számított az exascale számítástechnikában. Az Intel létrehozta a Phi nevű nagymértékben többmagos processzorokat, melyeket a vállalat reményei szerint a 2016-os verziókkal működő exascale számítógépek alapjául szolgálhat.

A beszélgetés során Dongarra megrajzolta egy exascale gép jellemzőit. Az ilyen gép valószínűleg 100 000 és 1 000 000 közötti csomópont között van, és képes akár egy milliárd szálat végrehajtani egy adott időpontban. Az egyes csomópontok teljesítménye 1,5 és 15 teraflops között van, és az összeköttetéseknek egymás között 200-400 gigabájtnyi átviteli sebességet kell elérniük.

A szuperszámítógép-gyártóknak meg kell építeniük a gépüket, hogy költségük és áramfogyasztásuk ne növekedjen lineárisan valamint a teljesítményt, nehogy túl költségesek legyenek a vásárláshoz és futtatáshoz - mondta Dongarra. Egy exascale gépnek körülbelül 200 millió dollárba kell kerülnie, és csak körülbelül 20 megawattot, vagy körülbelül 50 gigafloppot kell használnia wattonként.

Dongarra arra számít, hogy az ilyen számítógép felépítésének felét a rendszer memóriájának megszerzésére fordítják. A memóriagyártók ütemterveiből ítélve a Dongarra becslése szerint 100 millió dollár 2020-ra 32 petabájt és 64 petabájt memóriát vásárolna.

Top500

Szoftver kihívás

A hardverekkel szembeni kihívásokon túl a korai szuperszámítógépek tervezőinek szintén küzd a szoftverekkel kapcsolatos problémákkal. Az egyik probléma lesz a szinkronizálás, mondta Dongarra. A mai gépek a különböző csomópontok közötti feladatokat adják át, bár ezt a megközelítést a csomópontok számának növekedésével kell egyszerűsíteni.

"A párhuzamos feldolgozás modellünk ma fork / csatlakozás, de ezt nem teheti meg [a párhuzamosság exaszcale] szintjét, meg kell változtatnunk a modellünket, szinkronabbnak kell lennünk "- mondta Dongarra. Ugyanezen sorok mellett olyan algoritmusokat kell kifejleszteni, amelyek csökkentik a csomópontok közötti általános kommunikáció mennyiségét.

Más tényezőket is figyelembe kell venni. A szoftvernek beépített rutinokkal kell rendelkeznie az optimalizáláshoz. "Nem támaszkodhatunk arra, hogy a felhasználó beállítsa a megfelelő gombokat és tárcsákat, hogy a szoftvert bárhol csúcsra lehessen futni" - mondta Dongarra. A hibatűrő képesség egy másik fontos jellemzője, valamint az eredmények reprodukálhatósága, vagy annak a garanciája, hogy egy komplex számítás ugyanazt a választ eredményezi, ha egyszerre többször fut.

A reprodukálhatóság úgy tűnhet, mint egy nyilvánvaló tulajdonság egy számítógép számára. Valójában ez nagy kihívást jelenthet a többcélú szuperszámítógépek óriási számításaihoz képest.

"A numerikus módszerek szempontjából nehéz ellenőrizni a bitos reprodukálhatóságot" - mondta Dongarra. "Az elsődleges probléma a csökkentés - a számok összegzése párhuzamosan: ha nem tudom garantálni, hogy ezek a számok hogyan jönnek össze, különféle round-off hibákat kapok, ez a kis különbség nagyítható oly módon, hogy a válaszaik katasztrofálisan eltérőek lehetnek "- mondta." Olyan forgatókönyvet kell előállítanunk, amelyben garantálhatjuk a műveletek sorrendjét, így garantálhatjuk ugyanazokat az eredményeket "- mondta Dongarra.

Joab Jackson a vállalati szoftvert és az általános technológiai hírleveleket az

Az IDG News Service -re bontja. Kövesse Joabot a Twitteren a @Joab_Jackson-on. Joab e-mail címe [email protected]