لنا الحصول على اثنين من أجهزة الكمبيوتر العملاقة جديدة ضخمة

قامت حكومة الولايات المتحدة اليوم بمراهنة كبيرة على أن الحواسيب الفائقة الأسرع ستساعد في حل بعض أكبر المشكلات في مجال العلوم ، مع وجود خطط لبناء حواسيب عملاقة ضخمة ، كل واحدة منها ستكون أسرع عدة مرات من أسرع الأجهزة الحالية.

ويشمل ذلك 325 مليون دولار لإنشاء الحواسيب العملاقة الجديدة ، بما في ذلك جهاز جديد يسمى Summit في مختبرات أوك ريدج الوطنية (ORNL) وآخر يدعى سييرا في مختبر لورنس ليفرمور الوطني (LLNL) ، بالإضافة إلى 100 مليون دولار للبحث والتطوير على أقصى الحدود مقياس تكنولوجيا الحوسبة الفائقة في برنامج يسمى FastForward2. من المتوقع أن تقدم القمة ما بين 150 إلى 300 ذروة بتلافلوب / ثانية (رباعيات من حسابات الفاصلة العائمة في الثانية) ، وسييرا تفوق 100 بتافلوب / ثانية مقارنة بـ 54.9 قمة بتلافلوب / ثانية من أسرع آلة اليوم (تيانخه -2) على الطريق نحو "الحوسبة exascale".

لوضع هذا في المنظور الصحيح ، بلغ إجمالي القدرة الحاسوبية لأنظمة Top500 اعتبارًا من بضعة أشهر 274 بيتلافل / ثانية (ستصدر قائمة Top500 جديدة الأسبوع المقبل بالتزامن مع عرض SuperComputing 14). سيتم بناء كلا النظامين بواسطة IBM وسيعتمدان على وحدات المعالجة المركزية IBM Power architecture ووحدات معالجة الرسومات Nvidia Tesla و Mellanox.

وصف توم روزاميلا ، نائب الرئيس الأول لمجموعة IBM Systems & Technology Group ، الأنظمة بأنها تستخدم "بنية مركزية للبيانات" جديدة تهدف إلى القضاء على حركة البيانات قدر الإمكان ، عن طريق وضع البيانات بالقرب من الحوسبة. تقول شركة IBM إن هذا مصمم لتوفير أحدث النماذج والنمذجة والمحاكاة والتطبيقات والتحليلات على البيانات الكبيرة ، وميزة الاستفادة من مبادرة OpenPower (التي تضم Nvidia و Mellanox عضوًا فيها).

كجزء من ذلك ، ستستخدم وحدات معالجة الرسومات Nvidia Tesla استنادًا إلى بنية فولتا القادمة (والتي ستستحق في عام 2017 ، وفقًا لعمارة Pascal المستحقة في عام 2016) وتقنية NVLink الخاصة بالشركة من أجل الاتصالات بين جميع المعالجات في عقدة خادم واحدة. وصف سوميت غوبتا ، المدير العام لشركة تسلا GPU للحوسبة المعجّلة لـ Nvidia ، NVLink بأنه "أول اتصال عالي السرعة لجرافيك" ، مما يسمح بالاتصال من نقطة إلى نقطة بين GPU و GPU آخر ، وكذلك بين GPU و وحدة المعالجة المركزية السلطة. (من المقرر أن يتم تشغيل الجيل الأول من NVLink في عام 2016 ، وستستخدم الأنظمة الجديدة الجيل الثاني.) سيتم توصيل العقد داخل الأنظمة باستخدام الجيل التالي من الاتصال البيني Minianox EDR 100 Gb / s InfiniBand.

قالت شركة IBM إن كل نظام سيكون له أعلى أداء "يزيد عن 100 بيتلافلوب" ، متوازنة مع أكثر من خمسة بيتابايت من الذاكرة الديناميكية والذاكرة المحمولة ، وسيكون قادرًا على نقل البيانات إلى المعالج بأكثر من 17 بيتابايت في الثانية (أي تقول شركة ما يعادل نقل أكثر من 100 مليار صورة في الثانية الواحدة).

وصف جيفري نيكولز ، المدير المساعد للمختبر في علوم الحوسبة والحساب في ORNL ، الهندسة المعمارية بأنها "عدد أصغر من العقد ذات مساحة أكبر من الذاكرة المشتركة" وقال إن ذلك يجب أن يسمح للمطورين بتحسين الأحمال المتوازية التي تعمل حاليًا على نظام ORNL الحالي. نظام تيتان. تقول ORNL إن نظام Summit الخاص بها سيتضمن أكثر من 3400 عقدة مع كل عقدة بما في ذلك معالجات IBM Power 9 متعددة ووحدات معالجة الرسومات متعددة من Nvidia Volta ، مع أكثر من 512 جيجابايت من ذاكرة DDR4 وذاكرة عرض النطاق الترددي العالي (في تصميم متماسك ، بحيث يمكنه العمل مع جميع وحدات المعالجة المركزية (CPU) ووحدات معالجة الرسومات (GPU)) بالإضافة إلى 800 جيجابايت من ذاكرة الوصول العشوائي غير المتطايرة ، مما يوفر أكثر من 40 ترافلوبس من أعلى مستويات الأداء. سيكون لديه نظام خادم التخزين GPFS مع 1TB / ثانية النطاق الترددي I / O و 120 PB من سعة القرص. يجب أن يحل هذا في النهاية محل نظام Titan الحالي في ORNL ، وهو عبارة عن نظام Cray يعتمد على معالجات AMD Opteron ووحدات المعالجة المركزية Nvidia Kepler ، القادرة على 27 petaflop / s ، مع نيكولز يقول إن القمة يجب أن تقدم أداء Titan من 5 إلى 10 أضعاف. من المقرر تسليم القمة في عام 2017 وهي متاحة للمستخدمين في عام 2018.

تشمل التطبيقات المستهدفة لنظام القمة علم الاحتراق (محاولة زيادة كفاءة محركات الاحتراق بنسبة 25-50 في المائة) ، وعلوم تغير المناخ ، وتخزين الطاقة ، والطاقة النووية. وقال نيكولز إن القمة يجب أن تسمح لـ ORNL "بتوسيع آفاق" العلوم التي يقومون بها في المختبرات.

يستهدف نظام LLNL ، المسمى Sierra ، برنامج الإدارة المتقدمة للمحاكاة والحوسبة (ASN) التابع للإدارة الوطنية للأمن النووي ، والذي تم تصميمه في الغالب في علوم الأسلحة وتقييمها. وفقاً لمايك ماكوي ، مدير برنامج ASC في LLNL ، فإن الحاسوب العملاق يسمح للمختبر بإجراء المحاكاة على مخزون البلاد النووي دون الحاجة إلى العودة إلى التجارب النووية. وقال إن رمز محاكاة الأسلحة ثلاثية الأبعاد للمختبر "واحد من أكثر التطبيقات تعقيدًا على هذا الكوكب". وأشار إلى أن هذه ليست حالة قيام الحكومة بشراء نظام جاهز للاستخدام ، بل "تصميم مشترك" حيث يعمل المبرمجون ومصممو النظم معًا على الهيكل.

يهدف كلا النظامين ، اللذين يعدان جزءًا من برنامج وزارة الطاقة المعروف باسم Collaboration of Oak Ridge و Argonne و Lawrence Livermore National labs (CORAL) ، إلى تسريع عملية تطوير الحوسبة عالية الأداء. تقول IBM إن البرمجة لمثل هذه الأنظمة يمكن أن تبدأ اليوم ، لكن لن يتم تثبيت الأنظمة حتى عام 2017 أو 2018. كجزء من برنامج CORAL ، ستحصل Argonne National Lab أيضًا على حوسبة فائقة جديدة لكنها لم تعلن عنها بعد.

بشكل عام ، قال نيكولز إنه يعتبر سوميت وسييرا "خطوات مبكرة نحو exascale" وقال إنه يتطلع إلى أنظمة مستقبلية على نفس المسار المعماري ويأمل في تعاون طويل مع البائعين. وقال إنه بعد حوالي خمس سنوات من تسليم القمة ، يأمل أن يكون لديه جهاز كمبيوتر رائع.

أيضًا ، أعلنت AMD اليوم عن حصولها على 32 مليون دولار من جائزتي DOE ، كجزء من مشروع FastForward2 ، للبحث في بنية العقدة exascale استنادًا إلى وحدات المعالجة السريعة المستندة إلى بنية النظام المتغاير (HSA) وللمساعدة في تصميم وحدة معالجة جديدة معيار لواجهات الذاكرة في المستقبل. وقالت وزارة الطاقة إن AMD و Cray و IBM و Intel و Nvidia ستقود مشروعات FastForward2. (لم تشترك Intel و Cray مع الحواسيب الفائقة التي تم الإعلان عنها اليوم ولكنهما لا يزالان لاعبين كبيرين في الفضاء ، لذلك سيكون من المثير للاهتمام معرفة ما إذا كانا مشتركين في خطط Argonne.)