Самарский портал "Технологии, компьютеры"

С 31 мая по 3 июня 2010 года в Гамбурге прошла юбилейная суперкомпьютерная выставка и конференция International Supercomputing Conference (ISC). ISC проводится уже 25 лет и является не только старейшей в мире, но и самой значимой и наиболее престижной в Европе конференцией в области высокопроизводительных вычислений. Её пятидневная техническая программа отличается высокой насыщенностью и охватывает широкий спектр выступлений специалистов и стендовых презентаций ведущих исследовательских центров и вендоров.

Техническая программа дополняется рядом мероприятий, включая практические сессии, научный день, сессии по интересам (Birds of a Feather, BoF), стендовые доклады, выставочный форум (Exhibitor Forum) и популярные «горячие» сессии («Hot Seat Sessions») с участием лидеров индустрии и общепризнанных экспертов. Последние несколько лет конференция бурно развивалась, и в этом году в Гамбурге её посетили без малого 2 тыс. участников (если говорить точно – 1998 человек), а на технологической выставке разместились стенды 151 экспонента из 50 стран мира (рост числа участников выставки по сравнению с прошлым годом составил 25%).

Выставка ISC даёт возможность аналитикам, менеджерам и экспертам, принимающим решения в автомобильной, оборонной, авиационной, нефтегазовой, банковской и других индустриях, разработчикам, поставщикам решений, дистрибьюторам, производителям оборудования и программного обеспечения, учёным и высшим учебным заведениям, а также представителям СМИ своими глазами увидеть и узнать из первых рук о новых продуктах, приложениях и технических новшествах в современной индустрии суперкомпьютерных вычислений.

Каждый раз, попадая в Гамбург, я вспоминаю крылатое выражение «Гамбургский счёт». Так в двадцатые годы прошлого века назывался сборник литературно-критических статей (1928) советского писателя, кинодраматурга, теоретика кино и литературы Виктора Борисовича Шкловского (1893-1984). Под тем же названием он поместил там краткую программную статью, которой открыл книгу. В статье он пояснил смысл этого выражения. Шкловский пишет, что оно родилось в спортивной среде Германии; «Гамбургский счёт – чрезвычайно важное понятие. Все борцы, когда борются, жулят и ложатся на лопатки по приказанию антрепренёра. Раз в году в гамбургском трактире собираются борцы. Они борются при закрытых дверях и завешенных окнах. Долго, некрасиво и тяжело. Здесь устанавливаются истинные классы борцов, – чтобы не исхалтуриться. Гамбургский счёт необходим в литературе».

Необходим такой «счёт» и в любой другой отрасли человеческой деятельности. На рынке высокопроизводительных вычислений – это список самых мощных суперкомпьютеров мира, очередная редакция которого и была объявлена на международной суперкомпьютерной конференции ISC в Гамбурге. Список 500 самых мощных суперкомпьютеров TOP500 два раза в год составляют и публикуют общепризнанные мировые эксперты по суперкомпьютерным решениям и технологиям: Ганс Мейер (Hans Meuer) из Мангеймского университета (University of Mannheim), Эрик Стромайер (Erich Strohmaier) и Хорст Саймон (Horst Simon) из Вычислительного центра Министерства энергетики США (U.S. Department of Energy National Energy Research Scientific Computing Center), а также Джек Донгарра (Jack Dongarra) из Университета Теннесси (University of Tennessee). Полный список можно найти по адресу www.top500.org.

В нынешний список, который, как и полгода назад, снова возглавил американский суперкомпьютер Jaguar, попали 11 российских машин. Год назад их было восемь, а в 2008 г. – девять. Впрочем, результат России по-прежнему весьма скромен. К примеру, США в последней редакции Top500 представляют 282 системы, Великобританию – 38, Францию – 27, Германию и Китай – по 24. Причём новый и самый быстрый китайский суперкомпьютер Dawning TC3600 Blade system сходу смог подняться на вторую строчку мирового рейтинга, а ещё одна китайская система заняла 7 место в первой десятке Top500.

Самой мощной российской суперкомпьютерной системой в мировом рейтинге остается «Ломоносов» (МГУ). Однако она уже начинает сдавать позиции, опустившись за полгода на одну строчку и заняв 13-е место. Вторая по мощности российская система МВС-100К, установленная в Межведомственном суперкомпьютерном центре РАН, переместилась в рейтинге на 46-е место (по сравнению с 38-м в прошлом году).

Отрадно, что развитие суперкомпьютерных вычислений включено в число приоритетов модернизации российской экономики. Осенью прошлого года Дмитрий Медведев в послании Федеральному Собранию отмечал, что потенциал суперкомпьютеров должен быть задействован в полном объёме. «С их помощью уже в пятилетней перспективе станет возможным проектирование новейших самолётов и космических аппаратов, автомобилей и ядерных реакторов. Ведь сложная техника, не прошедшая суперкомпьютерного моделирования, что называется, не положенная в цифру, через несколько лет просто не будет востребована рынком», – сказал Президент.

Интересно посмотреть, кто из производителей процессорных платформ для суперкомпьютеров лидирует в новом списке ТОР500. И тут все закономерно – в 35-й редакции списка Top500, анонсированного на ISC, корпорация Intel остаётся ведущим поставщиком решений для суперкомпьютеров: 408 систем, вошедших в список (около 82%), базируются на процессорах Intel. Более 90% систем на базе четырёхъядерных процессоров построены на чипах Intel, а процессоры серии Intel Xeon 5500 теперь работают в 186 системах против 95 в предыдущей редакции рейтинга.

Причём уместно отметить, что уже в 85% всех систем Top500 сейчас используются четырёхъядерные процессоры.

Мало того, в своем пленарном докладе на ISC старший вице-президент корпорации Intel Кирк Скауген (Kirk Skaugen) объявил о намерении выпустить продукты на базе архитектуры Intel Many Integrated Core (MIC), благодаря которой аппаратные платформы смогут выполнять вычисления со скоростью до триллионов операций в секунду, сохраняя традиционные преимущества процессоров Intel.

Первый продукт под кодовым наименованием Knights Corner будет изготавливаться в соответствии с 22-нм технологическими нормами. Он предназначен для высокопроизводительных вычислений, таких как геологические изыскания, обработка данных научных экспериментов, климатическое моделирование и финансовые операции. Транзисторы в Knights Corner будут обладать размерами в одну 22-миллиардную долю метра; в каждом процессоре будет размещено по 10 ядер. Intel по-прежнему следует закону Мура, удваивая число транзисторов в микросхемах каждые два года. В то время как большинство задач будет, как и ранее, выполняться на удостоенных многочисленных наград процессорах Intel Xeon, архитектура Intel MIC сможет предложить широкие перспективы для параллельных приложений. При работе с Intel MIC можно будет использовать те же инструменты и подходы, что и с процессорами Intel Xeon. В конечном счёте, благодаря разнообразию моделей программирования, в руки исследователей и учёных будет передана беспрецедентная мощность. Архитектура Intel MIC является результатом нескольких проектов Intel, включая Larrabee и одночиповый облачный компьютер.

Россия продолжает свой путь на суперкомпьютерный Олимп

Примечательно, что на нынешней выставке ISC можно было довольно часто услышать русскую речь, причём не только среди посетителей, но и среди экспонентов на своих стендах. Вот что рассказал нам на стенде МГУ заместитель директора научно-исследовательского вычислительного центра МГУ, член-корреспондент РАН Владимир Валентинович Воеводин.

«Мы участвуем в работе выставки отдельным стендом, потому что нам очень важно находиться в мировом суперкомпьютерном сообществе, важно, чтобы о нас знали и видели наши достижения. Эта уникальная выставка – лучшее место для общения и завязывания контактов. Мы с удовольствием общаемся с экспертами этого рынка, рассказываем о своих достижениях и слушаем об опыте других.

Когда мы ехали сюда, я думал, что из-за кризиса активность на суперкомпьютерном рынке снизится, но этого не произошло – на выставке очень много интересных экспозиций, а на конференции – ещё больше интересных докладов. Это очень приятно. Приятно и то, что на этой прекрасной выставке уже три полноценных российских стенда.

Если говорить о каких-то интересных особенностях момента, то, на мой взгляд – это энергопотребление. Лидеры Top500 уже подошли к какому-то естественному пределу по этому параметру. В одном из докладов японские специалисты объявили, что готовы создать суперкомпьютер с энергопотреблением 20 Мегаватт. Можно только пожелать им удачи на этом нелегком пути, но операционные расходы у них будут беспрецедентными. Энергосбережение – важнейшая и правильная тенденция нынешнего рынка суперкомпьютеров.

Вторая особенность момента – это крен в сторону использования графических процессоров. Сам я не большой сторонник этого направления, но пока другого выхода нет: сейчас это единственная возможность получить высокую производительность за относительно небольшие деньги. Хотя эффективность использования таких систем порой не превышает 30% – об этом говорят тесты одной из китайских машин. Вероятно, такие суперкомпьютеры надо использовать для решения конкретных задач, где можно добиться более высокой эффективности.

Графические карты сегодня становятся настоящим «мейнстримом» и решения на их основе наверняка будут строиться и в России.

В общем, одно из главных впечатлений от этой выставки у меня состоит в том, что Россия начинает занимать достойное место на мировом рынке суперкомпьютеров. Хочется надеяться, что эта тенденция продолжится и в будущем. Приятно, что в работе выставки и конференции принимает участие достаточно много россиян из самых разных российских суперкомпьютерных центров».

Нам есть что показать

Очень интересным и буквально насыщенным реальными демонстрациями был стенд молодой российской компании-интегратора суперкомпьютерных решений «РСК СКИФ», которая представляла не только свои решения и ноу-хау, но и совместно с Институтом программных систем им. Айламазяна РАН демонстрировала некоторые результаты в развитии суперкомпьютерной программы «СКИФ-ГРИД» Союзного государства России и Белоруссии.

На одном из двух больших экранов этой российской экспозиции демонстрировалась работа реальных HPC-приложений (они запускались удалённо на системе в Переславле-Залесском и результаты выводились на стенде в Гамбурге), а именно: расчёты по задачам трехмерного моделирования в FlowVision (ПО компании «Тесис»), расчёт электронной структуры молекул так называемых «зелёных флюоресцирующих» белков (Институт биохимической физики РАН), визуализация базы данных стабильных ночных огней разных участков территории России, полученная методами дистанционного зондирования Земли в разные годы в течение последних 20 лет (Геофизический центр РАН).

На втором экране стенда демонстрировалась презентация и видеоролик о первой инсталляции суперкомпьютера «СКИФ-Аврора» в Южно-Уральском государственном университете – «СКИФ-Аврора@ЮУрГУ». Соразработчиком и интегратором этого решения «под ключ» является компания «РСК СКИФ», а сама система создана в рамках развития суперкомпьютерной программы «СКИФ-ГРИД». Кстати, в последнем мартовском рейтинге самых мощных суперкомпьютеров СНГ Top50 система «СКИФ-Аврора» в ЮУрГУ заняла 8 место (создана на базе процессоров Intel Xeon 5500).

«Решение «СКИФ-Аврора» создано в рамках реализации суперкомпьютерной программы «СКИФ-ГРИД» Союзного государства Институтом программных систем имени А.К. Айламазяна РАН, компанией «РСК СКИФ» и другими исполнителями программы «СКИФ-ГРИД» – широкой кооперацией российских организаций, при участии третьих сторон – Eurotech, Intel и др., – рассказал нам на стенде член-корреспондент РАН, директор ИПС имени А.К. Айламазяна РАН, научный руководитель суперкомпьютерной программы «СКИФ-ГРИД» Сергей Михайлович Абрамов. — При соблюдении всех интересов российской стороны альянса, это позволяет обеспечить серьезные улучшения таких показателей проекта, как стоимость, сроки и качество разработки. Представленные результаты разработки позволяют обеспечить перспективу развития суперкомпьютеров на платформе решения «СКИФ-Аврора» и демонстрируют готовность построить гомогенную систему производительностью в 1 Pflops всего из 25 стоек».

Суперкомпьютерную платформу «СКИФ-Аврора» отличает высочайшая производительность, сверхвысокая плотность монтажа вычислительных узлов, повышенная надёжность и управляемость. Отсутствие шума и вибрации в вычислительной системе достигается за счёт применения жидкостного охлаждения всех компонент вычислителя (при полном отсутствии вентиляторов) и твердотельных накопителей Intel SSD. Благодаря использованию такого «зелёного дизайна» решение «СКИФ-Аврора» демонстрирует наилучшие в индустрии показатели энергоэффективности, что обеспечивает среднегодовую экономию затрат на электроэнергию до 60% по сравнению с традиционными способами охлаждения.

«Главное преимущество проекта «СКИФ-Аврора» – это его масштабируемость, которая достигается за счёт нескольких уникальных параметров. Первое – это плотность упаковки: в одном шкафу можно разместить вычислительную мощность до 40 терафлопов (на базе новых процессоров Intel Xeon 5600). Второе – это надёжность решения. В нём реализовано несколько инновационных подходов и технологий для того, чтобы вся система не требовала постоянного внимания и обслуживания. Третье – это дизайн интерконнекта и системной сети, кстати, отечественной разработки. Наша системная сеть может масштабироваться до десятков тысяч узлов – это интерконнект с топологией трехмерного тора», – рассказал нам на стенде директор «РСК СКИФ» по науке Александр Московский.

Важно отметить, что ещё одной изюминкой этой объединённой российской экспозиции было непосредственное участие в работе стенда представителя самого заказчика проекта «СКИФ-Аврора@ЮУрГУ» – профессора Леонида Борисовича Соколинского, директора суперкомпьютерного центра Южно-Уральского государственного университета.

«Хочу подчеркнуть, что впервые российский региональный университет принимает участие в работе такой ведущей европейской суперкомпьютерной выставки и конференции как ISC. Наша цель здесь – рассказать о своём опыте эффективного практического использования регионального университетского суперкомпьютерного центра для решения социально-экономических задач не только в Челябинской области и всём Уральском федеральном округе, но и в ряде случаев в масштабе всей страны. И нам действительно есть что показать, – отмечает Леонид Борисович Соколинский. – В ЮУрГУ создан самый мощный на Урале и во всём регионе Восточной России суперкомпьютерный центр, который успешно используется для решения фундаментальных и прикладных задач с целью развития научного потенциала и экономики области и не только – в общей сложности уже выполнено более 100 проектов не только для местных предприятий, но и из других регионов страны. СКЦ ЮУрГУ предоставляет высокоуровневые программные сервисы для инженерного проектирования и анализа, доступные через Интернет и используемые в учебном процессе и научных исследованиях. Основные заинтересованные отрасли экономики и заказчики для нашего центра – это машиностроение, металлургия и металлообработка, топливно-энергетический комплекс, лёгкая промышленность, производство суперкомпьютеров и программного обеспечения.

Столь обширный опыт Южно-Уральского государственного университета в развитии своего суперкомпьютерного центра и широкое практическое использование возможностей СКЦ наверняка внесли свою лепту в принятие решения о присвоении ВУЗу статуса Национального исследовательского университета (результаты конкурса среди 128 вузов РФ были объявлены 26 апреля 2010 года). Реализация программы национального исследовательского университета рассчитана на 10 лет и предусматривает создание исследовательского университета мирового уровня с динамичным развитием научных исследований по приоритетным направлениям науки, техники, технологий и подготовкой кадров для решения задач повышения энерго- и ресурсоэффективности высокотехнологичных отраслей экономики и социальной сферы.

Поэтому для нашего университета дальнейшее развитие суперкомпьютерного центра имеет стратегическое значение. В ЮУрГУ сейчас завершается ввод в опытную эксплуатацию нового суперкомпьютерного комплекса «СКИФ-Аврора» с пиковой производительностью до 24 ТФлопс. На реальных промышленных задачах, решаемых на базе суперкомпьютерного центра ЮУрГУ, система «СКИФ-Аврора@ЮУрГУ» показала высокую вычислительную эффективность кластера – более чем 3-х кратный прирост производительности на ряде задач по сравнению с предыдущим кластером «СКИФ-Урал».

На ещё одном российском стенде компания «Т-платформы» продемонстрировала свою разработку – платформу T-Blade 2 с воздушным охлаждением.

НРС-технологии должны стать общедоступными

Очень интересным было присутствие на выставке и компании Microsoft. Вот что рассказал нам Олег Крючков, специалист по бизнес-решениям для высокопроизводительных вычислений российского офиса Microsoft. «Компания Microsoft стремится добиться того, чтобы все пользователи получали максимум выгоды от высокопроизводительных вычислений, чтобы НРС-технологии стали общедоступными. Сохраняя все преимущества НРС, мы стремимся расширить их применение в те области, где их никогда не было, в частности – Business Intelligence. Таким образом, наша стратегия состоит в превращении НРС в инструмент для всех и каждого. У Microsoft уже есть специальное решение Windows HPC Server, оно успешно работает на 1000 вычислительных узлов – это было проверено. Это решение Microsoft уже с успехом работает во многих университетах, банках, в промышленном производстве, дизайне и десятках других конкретных приложений».