Отечественные суперкомпьютеры. Суперкомпьютеры (рынок России). Что будет исследоваться
Apple не впервой отзывать целые партии устройств с каким-то скрытым браком, равно как и предлагать бесплатное решение просчетов при проектировании. Вспомните хотя бы акцию по рассылке бесплатных “бамперов” всем пользователям iPhone 4, испытывающих проблемы с приемом сотового сигнала. Теперь же компания радует пользователей iPod nano первого поколения запуском программы по бесплатной замене этих устройств.
Вышедший 6 лет назад плеер популярной сейчас серии Nano произвел фурор на рынке. Небольшое изящное устройство с фирменным интерфейсом Apple было принято пользователями “на ура” и заложило основу для последующих плееров нано-серии. Прошло уже достаточно лет, чтобы продукт был предан забвению, но производителем был обнаружен серьезный дефект устройств. Достаточно серьезный, чтобы безвозмездно обновить плееры миллионам пользователей.
На официальном сайте поддержки компании появилась информация о проблемах с аккумулятором у первых iPod Nano, выпущенных в период с сентября 2005г по декабрь 2006г.
Исследования компании Apple показали, что в очень редких случаях аккумулятор iPod nano (1-го поколения) может перегреваться и представлять собой угрозу безопасности. Подверженные этой проблеме устройства iPod nano продавались в период с сентября 2005 г. по декабрь 2006 г.
Данная проблема прослеживается только в аккумуляторах одного поставщика, допустившего производственный дефект. И хотя вероятность данного инцидента очень низка, она увеличивается по мере устаревания аккумулятора.
Под программу замены подпадают лишь Nano из указанной “группы риска”, все остальные меняться не будут. Если ваш iPod выпущен в указанный период, то для обмена необходимо обратиться к авторизованному реселлеру Apple. После проверки серийного номера iPod и пересылки его производителю, придется подождать около 6 недель. По прошествии этого срока вы получите новый Nano, вот только не сообщается какого поколения. Конечно, вряд ли пришлют новенький аппарат 6-летней давности, но и на самый последний сенсорный iPod тоже серьезно рассчитывать не стоит.
Компания в очередной раз демонстрирует весьма щепетильное отношение к сервису и поддержке своих продуктов, запуская подобные программы даже для давно снятых с поддержки устройств. [tipb ]
Выпущенный в сентябре 2005 года компанией Apple новый цифровой аудиоплеер, совместил в себе особенности iPod и iPod shuffle. Он стал достойным приемником полюбившегося всем iPod mini.
Наступление флеш-памяти
Первое поколение iPod nano четко расставило приоритеты на рынке плееров, отказавшись от винчестеров в качестве накопителей информации. Компания выкупила часть производственных мощностей Samsung для разработки и выпуска новых видов памяти, что явилось своеобразным толчком для повышения объема твердотельной памяти.
При размерах корпуса 89?40?7 мм плеер обладал массой 42 г и выпускался в черном и белом исполнении. Объем памяти составлял 1, 2 и 4 Гб с возможностью автономной работы до 14 часов. Помимо воспроизведения аудиофайлов он поддерживал просмотр графических изображений на 1,5-дюймовом ЖК-дисплее с разрешением 176?132 рх.
Второе поколение
12 сентября 2006 года Apple выпускает долгожданное обновление iPod Nano, который вместо пластикового корпуса получает металлический и несколько вариантов расцветки. Новый дисплей при сохранении прежних параметров стал показывать более ярко и четко. К поддержке графики добавилось несколько простых игр.
При объемах памяти 2, 4 и 8 Гб он получил размеры 88,9?40,6?6,6 мм и вес всего 40 г. Новый аккумулятор позволил добиться времени автономной работы – 24 часа.
Третье поколение
Практически через год, в сентябре 2007 года выпускается третье поколение iPod Nano, которое получает долгожданную поддержку видео . Для этого плеер стал ниже и чуть шире, чтобы в него удобно вписался 2-х дюймовый дисплей . Металлический корпус получил 7 новых расцветок.
Новые размеры: 69,8?52,3?6,5 мм, вес 49,2 г и объем памяти 4, 8 и 16 Гб потребовали установки нового аккумулятора. Он способен питать устройство на протяжении 24 часов при воспроизведении музыки и 5 часов при видеопросмотре.
Четвертое поколение
Аппарат, вышедший 9 сентября 2008 года, вновь принял привычный формфактор, сохранив при этом 2-х дюймовый дисплей с разрешением 320?240 рх. Размеры стали привычнее: 90,7?38,7?6.2 мм, а масса уменьшилась до 36,8 г.
Данная модель выпускалась с памятью 4 и 8 Гб и имела аккумулятор, поддерживающий время автономной работы для проигрывания аудиозаписей – 24 часа и видеозаписей – 4 часа. Металлический корпус был представлен в 9 расцветках.
Из дополнительных опций можно отметить контакты, заметки, набор игр, календарь и диктофон , который активировался при подключении гарнитуры.
Пятое поколение
Глянцевый корпус нового плеера, выпущенного в 2009 году, был украшен большим 2,2-дюймовым дисплеем , который идеально вписался в металлический корпус размером 90,7?38,7?6,2 мм. Снизу удобно расположено многофункциональное колесо Click Wheel, являющееся своеобразной визитной карточкой плееров Apple.
Впервые устройство было оснащено встроенной видеокамерой и шагомером с поддержкой Nike+iPod . Пользователи могут выбрать плеер с объемом памяти 8 и 16 Гб , который при весе 36, 4 г обладает временем автономной работы – 24 часа для аудио и 5 часов для видео. Для удобства эксплуатации установлен внешний динамик .
iPod Nano 6G
Шестое поколение iPod Nano, вышедшее 1 сентября 2010 года, сразу поразило своими малыми размерами и весом . Взяв в руку устройство массой всего 21,1 г и габаритами 37,5?40,0?8,78 мм, поначалу испытываешь непривычные ощущения, но после нескольких минут работы с ним, оно становится понятным и родным.
Корпус нового детища Apple выполнен из полированного анодированного алюминия , что делает его особо устойчивым к царапинам и ударам. По аналогии с iPod touch экран плеера изготовлен из высокопрочного стекла , то есть iPod Nano 6-gen полностью готов к эксплуатации в экстремальных условиях.
На задней части аппарата закреплена надежная клипса, с помощью которой можно закрепить плеер на деталях одежды и ремешках сумок. Это очень актуально, в связи с малыми размерами плеера. Вместо привычного колеса Click Wheel управление осуществляется при помощи мультитач-экрана , кнопок включения и громкости.
После первого включения iPod nano просит обновить прошивку через iTunes, на что уйдет не более 2 минут, если вы согласитесь с этим. Качество звучания аудиофайлов находится на высочайшем уровне. При объеме памяти 8 и 16 Гб и новом аккумуляторе время автономной работы составило 24 часа.
Если обратить внимание на качество управления, то можно отметить мгновенный отклик на касание, а так же плавность и быстроту работы плеера. Особое внимание следует уделить удобной системе переключения между программами. Так команда «назад» производится простым движением пальцем влево, вместо кнопки «Home» надо лишь удержать палец на экране, и пролистывание меню организовано как в iPhone.
Удобной функцией стала возможность поворота экрана , при помощи которой можно менять ориентацию меню, фото, программ и осуществляется это лишь движением двух пальцев. Так же при помощи мультитач вы можете увеличивать просматриваемые фотографии, что удобно при экране размером 1,54 дюйма.
Многим пользователям понравилась функция встроенных часов и они стали переоборудовать плеер в наручные часы. Такому конструктивному вмешательству способствует и функция «Nike+» , которая совместно со встроенным в кроссовки датчиком становится вашим личным тренером во время утренних пробежек.
В общем, плеер стал очень удачной находкой не только для приверженцев продукции Apple, но и для большинства любителей качественной музыки.
Седьмое поколение iPod Nano
Седьмое поколение iPod Nano увидело свет 12 сентября 2012 года и сразу вызвало немало споров среди почитателей Apple. Дело в том, что разработчики вернулись к форм-фактору пятого поколения, лишив корпус плеера удобной клипсы. И если iPod Nano 6 многие использовали в виде наручных часов, то новый девайс с габаритами 76,5?39,6?5,4 мм может поселиться только в сумочке или нагрудном кармане, чему способствует и его малый вес – 31 г.
Корпус нового плеера выполнен из анодированного алюминия и может быть оформлен в желтом, серебристом, зеленом, розовом, голубом и красном исполнении. Дисплей защищен высокопрочным стеклом, что делает возможным эксплуатацию iPod nano 7G в самых экстремальных условиях.
Органами управления являются: аппаратная кнопка «Home», расположенная под экраном, «качелька» регулятора громкости с многофункциональной кнопкой посредине, вынесенная на левый торец устройства и кнопка включения питания на верхней грани корпуса.
Благодаря увеличенным габаритам, в плеере используется аккумуляторная батарея большей мощности, которая позволяет слушать музыку в течение 30 часов и просматривать видео на протяжении 5 часов.
Действительно, в новом устройстве предусмотрен просмотр видео роликов с разрешением 720х576 и битрейтом до 2,5 Мбит/с. Это стало возможным благодаря 2,5-дюймовому дисплею с разрешением 240×432 пикселей. Объем встроенной памяти составляет 16 Гб, поэтому вы можете смело закачивать фильмы и просматривать их в пути.
Теперь более востребованной стала функция автоматического поворота изображения, позволяющая просматривать фотографии, в зависимости от ориентированности кадра. При помощи мультисенсорных жестов вы можете плавно масштабировать изображение. Для большей наглядности, содержимое отдельной папки отображается в виде матрицы 3?5 миниатюр.
Сохранились функции шагомера и поддержки «Nike + iPod» для фиксирования данных во время утренней пробежки. Добавился модуль FM-радио с возможностью запоминания 30 станций и функцией «живая пауза». Так что вывод может быть только один – новинка удалась!
15.11.2017, СР, 20:03, Мск, Текст: Валерия Шмырова
Суперкомпьютер JURECA российского производителя «Т-платформы» занял 29 место в Топе-500 суперкомпьютеров мира. Установка работает в суперкомпьютерном центре в Юлихе, Германия.
Скачок JURECA
Суперкомпьютер JURECA, созданный российской компанией «Т-платформы» и работающий в немецком суперкомпьютерном центре в Юлихе, поднялся на 29 место в рейтинге Топ-500 самых мощных вычислительных систем мира. Топ-500 составляется два раза в год экспертами из американского Государственного научно-исследовательского вычислительного центра Министерства энергетики, а также из университетов Мангейма и Теннеси. Ранжирование суперкомпьютеров в нем происходит в соответствии с их уровнем производительности, продемонстрированной на стандартном тесте Linpack.
Обнародование результатов происходит на двух крупнейших тематических выставках-конференциях: в июне в Германии и в ноябре в США. В 49 рейтинге, обнародованном в июне 2017 г., JURECA занимал 80 место. В только что увидевшем свет юбилейном 50 рейтинге он поднялся на 29 строчку. По словам разработчиков, суперкомпьютер входит в тройку мощнейших вычислительных систем Германии. Его производительность на тесте Linpack достигает 3,78 PFlop/s, пиковая производительность - 6,56 PFlop/s.
Причины успеха
Как пояснили по просьбе CNews в компании «Т-платформы», подъемом в рейтинге JURECA обязана тому, что в 2017 г. в Юлихе был построен так называемый бустер, то есть ускоритель. Он представляет собой отдельную систему, в которой используются ускорители Intel Phi 7250-F и интерконнект Intel Omnipath. Аппаратные платформы были созданы Intel, а интеграционными работами занималась компания Dell.
После этого в Юлихе появилась возможность объединить в одну систему кластер на стандартной процессорной архитектуре с интерконнектом InfiniBand, то есть собственно JURECA, и бустер на акселераторах и интерконнекте Omnipath. Теперь кластер и бустер могут обмениваться данными, и вся система одновременно может работать над выполнением одной общей задачи. Объединение было проведено при участии Intel, концепция принадлежит директору суперкомпьютерного центра Юлиха Томасу Липперту (Thomas Lippert).
Технические особенности
Как пояснили в «Т-платформах», подобное объединение представляет собой технически непростую задачу. Проблема заключается в несовместимости интерконнектов, что мешает наладить обмен данными. Тем не менее, при запуске теста Linpack на обоих компонентах системы специалисты из Юлиха получили результат в 3,78 PFlop/s. Теоретическая суммарная мощность кластера и бустера оценивается в 6,5 PFlop/s, то есть реально полученный результат составляет порядка 60% от теоретического максимума.
Внешний вид суперкомпьютера JURECA
В результате Юлих не только обзавелся гибридной системой процессор+ускоритель, но и свел в единую систему две несовместимые сети. У этого приема есть перспективы применения и на более мощных системах, полагает Липперт. Ученый представляет суперкомпьютер будущего как объединение кластера и различных бустеров. При этом части кода приложений вроде Phi, которые хорошо воспринимают ускорение, могут работать на бустерах, а другие части, которые не ускоряются или замедляются при миграции с архитектуры x86 - на кластере.
Россия в Топе-500
В пятидесятом Топ-500, обнародованном 13 ноября 2017 г., представлены три российских суперкомпьютера, как и в предыдущей редакции рейтинга. Однако год назад, в ноябре 2016 г., российских суперкомпьютеров в списке было пять. Три системы в рейтингах за 2017 г. - это самый низкий показатель со времен ноября 2006 г., когда отечественных суперкомпьютеров в Топ-500 было всего два.
Суперкомпьютер «Ломоносов-2» занял 63-е место, в то время как в июне находился на 59 строчке. Его пиковая производительность согласно рейтингу составляет 2,96 PFlop/s, а производительность на тесте Linpack равняется 2,1 PFlop/s.
На 227-ом месте находится суперкомпьютер «Ломоносов», пиковая производительность которого оценивается в 1,7 PFlop/s, а производительность на тесте Linpack достигает 901,9 TFlop/s. Оба суперкомпьютера были построены компанией «Т-Платформы» и используются в Научно-исследовательском вычислительном центре МГУ имени М. В. Ломоносова.
На 412-ой строчке рейтинга находится суперкомпьютер «Политехник РСК Торнадо», до этого занимавший 298-е место. Производительность компьютера на тесте Linpack достигает 658,1 TFlop/s при пиковой производительности 829,3 TFlop/s. Система работает в Санкт-Петербургском государственном политехническом университете, ее производителем является компания РСК.
Доля в производительности
Следует отметить, что хоть Россия и сохранила с прошлого раза свои позиции по количеству суперкомпьютеров, представленных в рейтинге, ее доля в суммарной производительности 500 мощнейших систем мира упала - с 0,489% до 0,433%, если говорить о производительности по тесту Linpack, и с 0,484% до 0,41%, если говорить о пиковой производительности.
Рекордное количество российских компьютеров было представлено в редакции Топа-500 за июнь 2011 г. - в список попали 12 отечественных систем. Их доля в общей вычислительной мощности рейтинга составляла на тот момент 2,277% по результатам теста Linpack и 2,69% по пиковой производительности. После этого последовал спад - уже в рейтинге за ноябрь того же года количество компьютеров сократилось до пяти, доля в производительности по Linpack - до 1,408%, доля в пиковой производительности - до 1,737%.
К ноябрю 2014 г. России удалось несколько отвоевать утраченные позиции. Количество отечественных компьютеров в топе выросло до девяти, их доля в производительности по Linpack достигла 1,585%, а в пиковой производительности - 1,698%. Однако за этим последовал постепенный спад до нынешнего состояния.
Перспективы роста
По словам Елены Чураковой , представителя компании «Т-платформы», Россия теряет позиции в Топ-500 по причине отсутствия новых крупных суперкомпьютерных проектов в последние годы. Чтобы попасть в Топ-500 суперкомпьютер в настоящий момент должен иметь пиковую мощность не ниже 700 TFlop/s. Таких установок в России всего три, как следует из российского суперкомпьютерного рейтинга Топ 50.
По мысли Чураковой, быстро изменить ситуацию могут только государственные инвестиции, за счет которых создаются наиболее мощные суперкомпьютеры в мире. Она приводит в пример госпрограммы США, Китая, Японии и европейских стран.
«В Америке, например, только Министерство энергетики финансирует несколько разных программ по развитию суперкомпьютерных технологий с ежегодным бюджетом около $2 млрд, а специально созданная пару лет назад «Национальная стратегическая компьютерная инициатива» должна объединить усилия и бюджеты разных министерств для создания суперкомпьютеров экзафорпсной производительности. В России никогда не было отдельной суперкомпьютерной программы, за исключением относительно небольших программ «СКИФ» и «СКИФ-ГРИД» Союзного государства в 2000-2010 годах», - отмечает Чуракова.
По ее словам, отдельные ведомства, включая Минобрнауки, пытаются запустить такую программу. Если эти усилия увенчаются успехом, России понадобится достаточно немного времени, чтобы отвоевать обратно позиции в Топ-500, поскольку страна располагает всем необходимым для самостоятельного производства суперкомпьютеров
Лидеры рейтинга
Первое место Топ-500 суперкомпьютеров мира за ноябрь 2017 г., как и в прошлый раз, занимает китайская система Sunway TaihuLight. Установка была создана в Национальном научном центре проблем проектирования и производства параллельных вычислительных систем Китая. Пиковая производительность системы достигает 125 PFlop/s, тест Linpack показывает производительность в 93 PFlop/s.
Второе место удерживает также китайский суперкомпьютер Tianhe-2, который работает в Национальном суперкомпьютерном центре в Гуанчжоу. Его пиковая производительность равняется 54,9 PFlop/s, а производительность на тесте Linpack составляет 33,86 PFlop/s.
Третью позицию по-прежнему занимает суперкомпьютер Piz Daint, установленный в Национальном суперкомпьютерном центре Швейцарии. Его производительность на тесте Linpack достигает 19,6 PFlop/s, пиковая производительность равняется 25,3 PFlop/s.
Четвертую строчку списка занял суперкомпьютер ZettaScaler-2.2, который работает в Научно-технологическом бюро исследования земли и моря в Японии. На тесте Linpack он продемонстрировал производительность в 19,14 PFlop/s. Благодаря ускорителям PEZY-SC2, которыми были дополнены процессоры Intel Xeon, суперкомпьютер располагает самым большим в топе количеством ядер - 19,86 млн.
На пятом месте оказался суперкомпьютер Titan Cray XK7, установленный в Национальной лаборатории в Ок-Ридже Министерства энергетики США. Его производительность на тесте Linpack равняется 17,59 PFlop/s, а пиковая производительность - 27,1 PFlop/s.
Установки из США также занимают строчки с шестой по восьмую, на девятом и десятом местах находятся японские системы.
Российские ученые представили разработку, которая, по их словам, должна кардинально изменить жизнь человечества. Созданием квантовых компьютеров, способных работать в миллионы раз быстрее современных операционных систем, занимаются крупнейшие технологические корпорации мира. Но они уже признали победу коллег.
Это казалось фантастикой еще вчера - квантовые компьютеры, способные обогнать все существующие устройства. Они настолько мощные, что могут или открыть человечеству новые горизонты, или обрушить все системы безопасности, потому что смогут взломать их.
«Квантовый компьютер функционирующий, он гораздо страшнее атомный бомбы», - считает генеральный директор компании Acronis, сооснователь Российского квантового центра Сергей Белоусов.
В разработку вкладываются крупнейшие корпорации: Google, IBM, Microsoft, Alibaba. Но сегодня в центре внимания - Михаил Лукин, физик из Гарварда и один из основателей Российского квантового центра. Его команде удалось создать самый мощный на данный момент квантовый компьютер.
«Это одна из самых больших квантовых систем, которые были созданы. Мы входим в тот режим, где уже классические компьютеры не могут справится с вычислениями. Делаем маленькие открытия уже, увидели новые эффекты, которые не ожидались теоретически, которые мы сейчас можем, мы пытаемся понять, мы даже до конца их не понимаем», - рассказывает профессор Гарвардского университета, сооснователь Российского квантового центра Михаил Лукин.
Все - из-за мощности таких устройств. Расчеты, которые на сегодняшнем суперкомпьютере займут тысячи лет, квантовый может сделать в один миг.
Как это работает? В обычных компьютерах информация и вычисления - это биты. Каждый бит - либо ноль, либо единица. Но квантовые компьютеры основаны на кубитах, а они могут находиться в состоянии суперпозиции, когда каждый кубит - одновременно и ноль, и единица. И если для какого-нибудь расчета обычным компьютерам нужно, грубо говоря, выстроить последовательности, то квантовые вычисления происходят параллельно, в одно мгновение. В компьютере Михаила Лукина таких кубитов - 51.
«Во-первых, он сделал систему, в которой больше всего кубитов. На всякий случай. На данный момент, я думаю, это больше чем в два раза больше кубитов, чем у кого-либо другого. И он специально сделал 51 кубит, а не 49, потому что Google все время говорил, что сделает 49», - объясняет гендиректор компании Acronis, сооснователь Российского квантового центра Сергей Белоусов.
Создание самого мощного квантового компьютера пророчили ему. Джон Мартинес - руководитель крупнейшей в мире квантовой лаборатории корпорации Google. И свой 49-кубитный компьютер он планировал закончить только через несколько месяцев.
«22 кубита - это максимум, что мы смогли сделать, мы использовали все свое волшебство и профессионализм», - рассказывает он.
Мартинес и Лукин выступили на одной сцене - в Москве, на Четвертой международной квантовой конференции. Впрочем, соперниками ученые себя не считают.
«Неправильно думать об этом, как о гонке. Настоящая гонка у нас с природой. Потому что это действительно сложно - создать квантовый компьютер. И это просто захватывающе, что кому-то удалось создать систему с таким большим количеством кубитов», - говорит глава лаборатории «Квантовый искусственный интеллект» компании Google Джон Мартинес.
Но для чего нам понадобятся квантовые компьютеры? Даже сами их создатели не знают наверняка. С их помощью могут быть разработаны совершенно новые материалы, сотни открытий в физике и химии. Квантовые компьютеры - пожалуй, единственное, что может приоткрыть тайну человеческого мозга и искусственного интеллекта.
«Когда совершается научное открытие, его создатели не представляют всю мощь, которую оно принесет. Когда придуман был транзистор, то никто не представлял, что на этом транзисторе построятся компьютеры», - говорит директор Российского квантового центра Руслан Юнусов.
Один из первых компьютеров был создан в 40-х годах ХХ века и весил 27 тонн. Если сравнить с современными устройствами, то обычный смартфон по мощности - это как 20 000 таких машин. И это за 70 лет прогресса. Но если наступит эра квантовых компьютеров, уже наши потомки будут удивляться, как вообще пользоваться этим антиквариатом.
Фокусной темой пятого Московского суперкомпьютерного форума, организованного издательством «Открытые cистемы» в рамках деловой программы выставки SofTool, стало обсуждение актуальных архитектурных, аппаратно-программных и организационных задач создания систем экзафлопсной производительности. Вычисления такого масштаба потребуют инноваций на всех уровнях. При создании суперкомпьютеров и вычислительных кластеров разработчики используют разные подходы, а исследователи пытаются довести до коммерческого использования принципиально новые решения.
За прошедший со времени МСКФ-2013 год многое изменилось, и это не только появление более совершенных технологий, но и новая экономическая и геополитическая ситуация, что нашло отражение в докладах, более половины которых были посвящены отечественным разработкам в области суперкомпьютерных технологий, проблемам создания российской элементной базы, перспективам развития сверхпроводниковой электроники, уже существующим в нашей стране суперкомпьютерным технологиям и деятельности профессионального сообщества специалистов в данной области.
Создание отечественных суперкомпьютеров экзафлопсной производительности (10 18 операций в секунду), на порядки превышающей быстродействие современных компьютеров, считается задачей национального масштаба, решение которой требует привлечения наиболее сильных коллективов разработчиков, производителей и пользователей из различных отраслей. Ведущие страны давно оценили важность и актуальность проблемы создания систем подобного класса, в том числе и значимость суперкомпьютерной отрасли для национальной безопасности. В данном направлении ведется целый ряд разработок, причем они взаимоувязаны: результаты, достигаемые по одним направлениям, применяются в смежных направлениях и влияют на них, что обеспечивается вертикальной и горизонтальной интеграцией работ на национальном уровне.
Сложившееся представление о задаче построения суперкомпьютеров экзафлопсного класса предполагает создание систем разного типа: универсальных суперкомпьютеров, систем с большей производительностью, но с меньшими требованиями по емкости или пропускной способности памяти, суперкомпьютеров с повышенными требованиями по памяти. В их основе – разные архитектурно-программные принципы и элементно-конструкторская база, проблемы замещения которой в отечественных условиях могут быть наиболее сложными.
Например, отстает разработка отечественных суперкомпьютеров, ориентированных на решение задач с интенсивной работой с памятью. Эти системы необходимы как для научно-технических расчетов, так и для решения задач анализа Больших Данных. За рубежом сегодня активно решаются проблемы, связанные с такими системами, отрабатываются различные варианты их реализации.
По мнению специалистов НИИ «Квант», при разработке отечественных СБИС важно использование новых подходов, таких как нанофотоника, технологии трехмерной сборки кристаллов, технологии микросборок и соединения плат через оптические линии связи, квантовой криогенной электроники и квантовых клеточных автоматов. Применение этих новаций потребует адекватных изменений в архитектуре и микроархитектуре, создания нового программного обеспечения.
В то же время, как признают эксперты, догнать зарубежные страны по инновационным технологиям сложно, однако для развития эволюционных технологий у России имеется все необходимое, предлагается, например, возродить группы, разрабатывающие специализированные процессоры. Одним из перспективных направлений считаются гибридные и многопоточные процессоры. К первоочередным задачам в области инновационных суперкомпьютерных технологий в НИИ «Квант» относят формирование нескольких десятков исследовательских групп, разработку проблемно-ориентированных микропроцессоров на базе перспективных архитектурных принципов, проведение исследований и разработок по новым моделям вычислений, эмуляцию многопоточных суперкомпьютеров с глобально-адресуемой памятью, активизацию работ по сверхпроводниковой электронике и нанофотонике.
Еще одно направление – квантовая информатика. Представитель «Фонда перспективных исследований» озвучил на МСКФ-2014 план получения в среднесрочной и долгосрочной перспективе практически значимых результатов мирового и опережающего уровня в квантовых вычислениях и квантовых коммуникациях, включая квантовую криптографию и технологии синхронизации распределенных информационных систем.
Основой технологических линий разработок и мелкосерийного производства СБИС наноэлектроники может стать система бесшаблонной электронной литографии, разрабатываемая по проекту «Фонда перспективных исследований». Использование данного оборудования позволит устранить из классического процесса литографии этап создания фотошаблонов, что значительно ускорит и удешевит проектирование микросхем и может обеспечить рентабельность мелкосерийного производства СБИС, в том числе с технологическими нормами 22 нм (проект «Байкал-08»).
В НИИФП одним из радикальных решений при создании альтернативной элементной базы, позволяющей значительно улучшить частотные и энергетические характеристики электронных устройств, считают переход к сверхпроводниковой электронике на основе эффекта Джозефсона и квантования магнитного потока.
Одна из ключевых задач построения суперкомпьютеров – разработка высокоскоростной коммуникационной сети, способной эффективно объединять тысячи вычислительных узлов, обеспечивая высокую пропускную способность и низкую задержку передачи сообщений. Однако сеть как базовая составляющая суперкомпьютера является технологией, попадающей под жесткий экспортный контроль, поэтому многие государства ведут собственные разработки высокоскоростных сетей. Не исключение и Россия. Сотрудники НИЦЭВТ рассказали на форуме о проекте разработки отечественной высокоскоростной сети «Ангара» и представили данные оценочного тестирования коммуникационных адаптеров этой сети, соответствующие характеристикам InfiniBand. Идет работа над следующим поколением межсоединения.
Как считают специалисты ИНЭУМ, технологии, созданные при разработке российских многоядерных микропроцессоров с архитектурой «Эльбрус» и интегрированного с ними системного ПО, не уступают ряду зарубежных аналогов. В этой архитектуре используется явный параллелизм операций с возможностью одновременного исполнения свыше 40 операций за такт, что поддерживается оптимизирующим компилятором, выполняющим автоматическую векторизацию и планирование операций. Такие методы достижения высокой производительности превышают возможности традиционных суперскалярных архитектур, а аппаратная поддержка оптимизирующей двоичной трансляции в команды архитектуры «Эльбрус» обеспечивает совместимость приложений с архитектурой x86/x86-64. Кроме того, аппаратно-программные методы архитектуры «Эльбрус», обеспечивающие защищенное исполнение программ, нейтрализуют всевозможные угрозы.
На базе уже существующих и разрабатываемых поколений микропроцессоров с архитектурой «Эльбрус» создаются дополненные контроллерами, каналами обмена данными и программным обеспечением модули, используемые для создания полностью российских суперкомпьютерных систем.
Как подчеркивают представители «Российского федерального ядерного центра», экзафлопсные проекты требуют модернизации промышленности (переход на проектные нормы 10-20 нм, применение оптических компонентов), разработки принципиально новой архитектуры, системного и прикладного программного обеспечения. Кроме того, потребуется существенное повышение энергоэффективности вычислительных систем, поскольку при современных показателях суперкомпьютер такой мощности будет потреблять треть электроэнергии, вырабатываемой Саяно-Шушенской ГЭС. По мнению специалистов центра, для создания систем экзафлопсной производительности необходимы гибридные архитектуры с реконфигурацией компонентов в соответствии с исполняемыми процессами. Это потребует координации работ в рамках единого мультидисциплинарного государственного проекта.
На форуме были представлены также высокопроизводительные вычислительные системы ведущих российских и зарубежных производителей, уже сегодня решающие множество научных и коммерческих задач. Директор компании «РСК Технологии» Александр Московский рассказал о крупнейшем в СНГ проекте системы на базе новейших процессоров Intel Xeon E-5 2500 v3 – гибридном вычислительном комплексе в СПбПУ производительностью 1,1 PFLOPS. РСК с 2004 года разрабатывает системы с прямым жидкостным охлаждением, в которых применяются стандартные системные платы Intel. За счет эффективного отвода тепла российским разработчикам удалось добиться высокой энергоэффективности и плотности оборудования. Кластерная архитектура «РСК Торнадо» – это 128 вычислительных узлов в одной стойке 42U и общей производительностью системы до 269 TFLOPS, а массивно-параллельная архитектура PetaStream позволяет разместить в одном шкафу 1024 вычислительных узла и достичь производительности 1,2 PFLOPS. Если использовать современные технологии, экзафлопсная система будет занимать примерно 200 шкафов, что сопоставимо с некоторыми современными суперкомпьютерами.
Применение суперкомпьютеров позволяет частично или полностью заменить дорогостоящие натурные испытания, визуализировать различные процессы, сократить разработки опытных образцов и новых технологий, существенно повысить точность расчетов. Андрей Сысоев, ведущий специалист по продвижению высокопроизводительных решений IBM, представил обзор решений корпорации, специально спроектированных для подобного рода задач: вычислительные системы, системы хранения, параллельные файловые системы, специализированное ПО для эффективного управления суперкомпьютерами и поддерживающей их инфраструктуры. В числе новинок IBM – системы NeXtScale nx360 M5 c прямым водяным охлаждением, позаимствовавшие «все лучшее из IBM iDataPlex». Сейчас система на базе этих узлов с процессорами Intel Xeon E5 v3 с общей производительностью до 3 PFLOPS развертывается в Германии. Новая платформа от IBM System x3850 X6 – шестое поколение архитектуры IBM EXA, файловая система GPFS, системы хранения класса Elastic Storage и флеш-массивы, планировщик заданий Platform Computing с функционалом Energy Aware Scheduling, готовое комплексное решение Intelligent Cluster, дверь с водяным охлаждением для стоек высокой плотности – все это позволяет заказчикам решать различные задачи и эффективно управлять жизненным циклом данных.
По словам Сысоева, как показало общение на выставочных стендах форума, активный интерес к данным решениям IBM проявляют представители не только научных учреждений и учебных заведений, но и производственных предприятий.
Разработчики Intel в своей стратегии Exascale уделяют основное внимание энергопотреблению, компактности и надежности систем, а также их совместимости с существующим программным обеспечением. Такие системы предполагают различные модели использования сопроцессоров семейства Xeon Phi. Как рассказал Николай Местер, директор Intel по развитию корпоративных проектов, в 2015 году выйдет новая серия этих процессоров с микроархитектурой Knights Landing, обеспечивающей более высокую энергоэффективность и производительность выполнения потоков. Появится и новая коммутирующая структура Intel STL, что позволит создавать более эффективные комплексные решения. Местер видит необходимость в новых алгоритмах и реализациях библиотек в рамках существующих моделей и языков программирования и считает, что технологии, разрабатываемые и внедряемые на российском рынке, позволят преодолеть физические ограничения на пути к Exascale.
Компания HP представила свои системы для высокопроизводительных вычислений - HP Apollo 6000 с воздушным и Apollo 8000 с жидкостным охлаждением. Как пояснил Вячеслав Елагин, специалист по продажам высокопроизводительных вычислительных систем HP, конструктив Apollo – это стойка серверов ProLiant XL220a G8 v2 (два однопроцессорных узла) и XL230a G9 (один двухпроцессорный узел) с возможностью выбора межсоединения в зависимости от рабочей нагрузки. Полка питания поддерживает до трех шасси серии 6000, а Advanced Power Manager управляет электропитанием стойки. Производительность Apollo 8000 составляет 250 TFLOPS на стойку, при этом показатель TFLOPS/Вт на 40% больше по сравнению с системами на воздушном охлаждении, а энергопотребление на 28% ниже.
Многие участники форума уже не первый год представляют свои разработки на МСКФ. Несмотря на сложную ситуацию текущего года, форум оказался не менее представительным, чем предшествующие. Появились и новые участники. Например, одной из компаний, представленных в выставочной зоне и в программе докладов форума, стала RAIDIX, разработчик программного обеспечения для профессиональных систем хранения с интерфейсами Fibre Channel, iSCSI и InfiniBand. Продукт RAIDIX позволяет создавать на базе серверов x86-архитектуры отказоустойчивые системы хранения с высокой производительностью и низкой стоимостью эксплуатации.
Как отметил Александр Московский, МСКФ – отличная возможность для общения с представителями отрасли и потенциальными заказчиками. Многие разделяют эту оценку, ведь форум стал площадкой для объективной оценки результатов работ в области создания отечественных высокопроизводительных комплексов и программного обеспечения для них, экспертизы исследований в сфере суперкомпьютерных технологий.
МСКФ-2014 прошел при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, РАН, Министерства экономического развития РФ, Госкорпорации «Ростатом», Министерства образования и науки РФ, а также Фонда перспективных исследований.