Exascale computing

Exascale computing или (Экзафлопсный суперкомпьютер, экзамасштаб, экзаскейл) — термин, обозначающий суперкомпьютеры с производительностью порядка одного эксафлопса (exaFLOPS), и инициативы XXI века по их созданию. Такая производительность в тысячу раз выше, чем у систем петафлопсного класса, появившихся в 2008 году[1]. Один эксафлопс равен тысяче петафлопс, миллиарду миллиардов (1018) операций над числами с плавающей точкой в секунду (обычно учитываются операции над числами в 64-битном формате IEEE 754).

Различные авторы прогнозировали в конце 2000-х годов возможное построение эксафлопсных систем не ранее чем в 2018—2020 годах[2]. По состоянию ноябрь 2021 года наиболее производительный в мире суперкомпьютер Фугаку имеет заявленную производительность в 442 010 ПФлопс = 0,44 ЭФлопс, а пиковую — 537 212 ПФлопс = 0,54 ЭФлопс при среднем энергопотреблении порядка 29,889 МВт.

Построение эксафлопсных систем станет важным достижением компьютерной инженерии.

Ожидается достижение эксафлопсного уровня производительности при энергопотреблении порядка 10-20 МВт и размере суперЭВМ около 100—200 стоек[3]. Планируется, что первый экзафлопный суперкомпьютер «Frontier» появится в 2021 году в США.

Поддержка

Инициатива поддержана двумя правительственными агентствами США — Министерством энергетики США и Национальным управлением по ядерной безопасности (National Nuclear Security Administration)[4]. Технологии, полученные в данной инициативе, пригодились бы в различных вычислительно-интенсивных исследовательских областях, включая фундаментальные науки, инженерные науки, науки о Земле, биологию, науки о материалах, энергетике, и национальной безопасности[5].

В 2012 году США выделили 126 млн $ на программу по созданию эксафлопсных систем[6][7]. В 2014 году представитель офиса ASCR минэнерго США оценил, что эксафлопсный суперкомпьютер может быть создан к 2023 году[8].

В Европейском союзе действует три проекта по развитию аппаратных и программных технологий для эксафлопсных суперкомпьютеров:

  • CRESTA (Collaborative Research into Exascale Systemware, Tools and Applications),[9]
  • DEEP (Dynamical ExaScale Entry Platform),[10]
  • Mont-Blanc.[11]

В Японии институт RIKEN (Advanced Institute for Computational Science) планировал при участии Fujitsu создание системы эксафлопсного уровня к 2020—2021 годам с энергопотреблением не выше 30 МВт[12][13][8].

В 2014 году наблюдение за стагнацией суперкомпьютерной отрасли и рейтинга Top500 суперкомпьютеров мира привело некоторых журналистов к сомнениям в реализуемости эксафлопсных программ к 2020 году[14].

В декабре 2014 года разведывательное агентство США IARPA объявило о предоставлении многолетнего финансирования IBM, Raytheon BBN и Northrop Grumman по программе «Cryogenic Computer Complexity» («Криогенные компьютерные структуры»), которая предполагает развитие технологий построения суперкомпьютеров, использующих сверхпроводниковые логические элементы, с потенциальным выходом на уровень эксафлопса[15][16].

О планах также заявлял Китай[17].

К 2021 году корпорации Intel и Cray планируют создать первую в США экзафлопсную систему под названием Aurora для Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США[18][19].

Проблемы и задачи

Для создания эксафлопсных систем требуется решить множество задач как со стороны программного обеспечения (создать программы, эффективно исполняющиеся на миллионах ядер), так и со стороны аппаратного обеспечения[20]. Например, обычная компьютерная память, разрабатывавшаяся к 2014 году могла бы потреблять от единиц до десятков мегаватт на каждые 100 ПБ/с суммарной пропускной способности[21].

Достижения в 2020 году

По данным сайта «Топ 500»[22]:

Тем не менее, было несколько заметных изменений в топ-10, включая две новые системы, а также новую отметку highwater, установленную топ-рейтингом Суперкомпьютер Фугаку. Благодаря дополнительному оборудованию fugaku увеличила свою производительность HPL до 442 петафлопс, что является скромным увеличением по сравнению с 416 петафлопсами, достигнутыми системой, когда она дебютировала в июне 2020 года. Что еще более важно, Fugaku увеличила свою производительность на новом тесте mixed precision HPC-AI benchmark до 2,0 exaflops, превзойдя свою отметку 1,4 exaflops, зафиксированную шесть месяцев назад. Они представляют собой первые эталонные измерения выше одного exaflop для любой точности на любом типе оборудования.

— Данные сайта top500.org - 56-й выпуск TOP500 от 16 ноябля 2020 года

Примечания
  1. United States National Research Council. The potential impact of high-end capability computing on four illustrative fields of science and engineering (англ.). — The National Academies, 2008. — P. 11. — ISBN 978-0-309-12485-0.
  2. Scientists, IT community await exascale computers. Computerworld (7 декабря 2009). Дата обращения: 18 декабря 2009.
  3. Эксафлопсные суперЭВМ. 1 контуры архитектуры
  4. Exascale Computing Requires Chips, Power and Money. Wired.com (8 февраля 2008). Дата обращения: 18 декабря 2009. Архивировано 4 мая 2012 года.
  5. Science Prospects and Benefits with Exascale Computing. Oak Ridge National Laboratory. Дата обращения: 18 декабря 2009. Архивировано 4 мая 2012 года.
  6. Obama Budget Includes $126 Million for Exascale Computing. Архивировано 24 февраля 2011 года.
  7. Экзафлопс для Обамы | Открытые системы. СУБД | Издательство «Открытые системы»
  8. Патрик Тибодо. Суперкомпьютер экзамасштаба — к 2023 году., № 32, Computerworld Россия (14 декабря 2014). Дата обращения 8 сентября 2018.
  9. Europe Gears Up for the Exascale Software Challenge with the 8.3M Euro CRESTA project. Project consortium (14 ноября 2011). Дата обращения: 10 декабря 2011.
  10. Booster for Next-Generation Supercomputers Kick-off for the European exascale project DEEP. FZ Jülich (15 ноября 2011). Дата обращения: 10 декабря 2011.
  11. Mont-Blanc project sets Exascale aims. Project consortium (31 октября 2011). Дата обращения: 10 декабря 2011. Архивировано 5 декабря 2011 года.
  12. Why the U.S. may lose the race to exascale // Computerworld, Patrick Thibodeau, Nov 22, 2013
  13. Тим Хорняк. Экзамасштаб по-японски, № 25, Computerworld Россия (13 октября 2014). Дата обращения 8 сентября 2018.
  14. Supercomputer stagnation: New list of the world’s fastest computers casts shadow over exascale by 2020, extremetech.com, June 24, 2014
  15. US intel agency aims to develop superconducting computer (недоступная ссылка). Reuters (3 декабря 2014). Дата обращения: 3 декабря 2014. Архивировано 16 декабря 2014 года.
  16. Национальная разведка США заказала суперкомпьютер на сверхпроводниках, Лента.ру (8 декабря 2014). Дата обращения 11 декабря 2014.
  17. Китай построит компьютер экзамасштаба к 2020 году | Computerworld Online | Издательство «Открытые системы»
  18. Anl_Rgb (недоступная ссылка)
  19. Road to Exascale Ends With Big News (недоступная ссылка). Дата обращения: 20 апреля 2019. Архивировано 20 апреля 2019 года.
  20. https://www.osp.ru/netcat_files/userfiles/MSKF_2015/Eysimont.pdf
  21. Joel Hruska. Forget Moore’s law: Hot and slow DRAM is a major roadblock to exascale and beyond (англ.), extremetech (14 July 2014). Дата обращения 29 января 2017.
  22. Данные сайта top500.org — 56-й выпуск TOP500 от 16 ноябля 2020 года

Ссылки
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.