Наступление эры сверхпроизводительных суперкомпьютеров откладывается как минимум на несколько лет. Министерство энергетики США, известное своими программами инвестиций в строительство мощнейших суперкомпьютеров, накануне опубликовало данные, согласно которым оно планирует получить в свое распоряжение суперкомпьютер мощностью в 1 экзабайт не в 2018-2020, а не ранее 2022 года, причем возможно, что этот срок будет отодвинут еще на два года.
Новая дорожная карта ведомства исходит из финансовых реалий, а также предположения о том, что Конгресс США одобрит бюджет расходов на 2014 финансовый год, стартующий 1 октября 2013 календарного года. В материалах ведомства говорится, что суперкомпьютеры экзамасштаба обеспечат "научный прорыв, повысят конкурентоспособность США на мировой арене и углубят понимание проблем, связанных с изменением климата". С другой стороны, подобные системы - это миллиарды долларов инвестиций в разработку аппаратного обеспечения и специализированных программ.
Ранее в Штатах прогнозировали, что введут в строй первый суперкомпьютер мощностью 1 экзафлоп/сек в 2018 году. Эти ожидания были основаны на прогнозировании роста мощности современного аппаратного обеспечения компьютеров. Напомним, что предыдущий важный рекорд был преодолен в 1997 году, когда Intel установила в Национальной лаборатории Сандиа суперкомпьютер мощностью 1 терафлоп/сек. Создание этого суперкомпьютера обошлось в 55 млн долларов. Недавно Intel представила со-процессоры Xeon Phi, обеспечивающие производительность в 1 терафлоп/сек. Стоимость Phi составляет 2 649 долларов.
В 2008 году IBM показала систему Roadrunner мощностью 1 петафол или 1000 терафлоп/сек. Эта машина работает в Национальной лаборатории в Лос-Аламосе в США. Следующий рубеж - это 1 петафлоп/сек.
В Минэнерго говорят, что работают с Конгрессом США по инициативе Exascale Computing Initiative. В феврале 2013 года ведомство опубликует доклад о стоимости и конкретных шагах, направленных на создание суперкомпьютеров экзамасштаба. "Когда мы впервые заговорили о компьютерах экзамасштаба, то ориентировались на 2018 год как целевую дату. Сейчас мы вынуждены говорить о 2020 году, но в реальности это, скорее всего, будет где-то 2022 год", - рассказал Уильям Хэррод, директор по научным исследованиям в научном департаменте Министерства энергетики США.
Отметим, что в Европе, Китае и Японии также работают над экза-суперкомпьютерами. Причем в Китае ставят грандиозную задачу - создать суперкомпьютер экза-масштаба на базе собственных китайских процессоров и интерконнектов. Однако на сегодня никто, кроме США, не обозначил временных рамок по внедрению подобных машин.
Хэррод говорит, что к 2018 году в работе будет находиться как минимум два-три прототипа суперкомпьютеров с мощностью более 1 экзафлоп/сек. По его словам, прототипы должны быть гибкими, так как правительство настаивает на том, чтобы экзафлопсные суперкомпьютеры имели широкую сферу использования, вплоть до коммерческой. Кроме того, он отмечает, что экзафлопсные компьютеры будут принципиально новыми платформами, отличными от современных суперкомпьютеров тем, что они будут работать с "миллионами и миллионами" процессорных ядер.
Кроме того, требуется, чтобы экза-суперкомпьютеры потребляли не более 20 мегаватт на суперкомпьютер. Для сравнения: самые мощные суперкомпьютеры сегодняшнего дня потребляют около 8 мегаватт.
В компании IBM, специализирующейся на создании суперкомпьютеров, говорят, что основная задача, связанная с подобными супермощными системами - это не создать мощные процессоры, а синхронизировать работу миллионов потоков данных, находящихся в каждом из сотен тысяч чипов. Также нетривиальной задачей является программное обеспечение для подобных систем. Оно должно быть не только сверхмасштабируемым, но и способным поддерживать работу с колоссальными объемами информации одновременно.
Очевидно, что подобные программы потребуют и новой модели программирования. Сейчас программисты по всему миру создают решения под многопроцессорные системы. Такие программы работают с несколькими десятками потоков данных одновременно. Но в случае с суперкомпьютерами речь следует вести уже о супер-многопоточности, а также о том, что программа должна поддерживать бесконечные сценарии (не путать с бесконечными циклами), когда программа будет работать на суперкомпьютере, симулируя те или иные условия и добавляя в свое окружение все новые и новые данные для анализа.
В IBM полагают, что подобные программы должны быть масштабируемы настолько, чтобы быть в состоянии работать с 1 миллиардом конкурирующих потоков данных.
"Это как создать целую Вселенную внутри компьютера. Такая система должна быть логичной, законченной и правдоподобной. Но при этом, в случае необходимости она должна быть в состоянии сосуществовать с сотнями других таких Вселенных", - говорят в IBM.
"В суперкомпьютерах экзамасштаба количество узлов может достигать 100 000, при этом каждый узел сам по себе будет обладать мощными вычислительными средствами и решениями для параллельной обработки информации", - говорит Пит Бекман, директор Института технологи и вычислений в Национальной аргонской лаборатории в США. "Здесь задача заключается в том, как спрятать задержки при многоузловой обработке данных. У будущих суперкомпьютеров будет огромная способность параллелизма и конкуренции потоков", - говорит Бекман.
Хэррод отмечает, что сами производители суперкомпьютеров за последние полвека не раз меняли архитектуру своих машин под разные цели. "50 лет назад никто и не думал об энергоэффективности, многоузловых обработках данных и минимизации межузловой латентности. Сейчас мы ставим это во главу угла", - говорит он. "Если нам удастся создать систему экза-масштаба при мощности в 20 мегаватт и размером в 500 шкафов, то это значит, что мощность 5 шкафа составит примерно 1 петабайт, что в разы превышает нынешние показатели. Это удивительно".
www.cybersecurity.ru
