Суперкомпьютер Beacon

В ноябре 2012г. была опубликована последняя редакция списка Green500, представляющего собой рейтинг наиболее «зеленых» суперкомпьютеров в мире. Данный список является близким родственником рейтинга Top500, посвященного мощнейшим суперкомпьютерным системам. Однако, в отличие от Top500, суперкомпьютеры в Green500 располагаются в соответствии с их уровнем энергоэффективности (мегафлопс/ватт), а не общей производительности. Иногда случается так, что наиболее производительные суперкомпьютеры оказываются также на вершине рейтинга энергоэффективности.

В случае с новейшим рейтингом Green500, на первом месте оказалась система Beacon, работающая на базе сопроцессоров Intel Xeon Phi и установленная в Национальном Институте Вычислительных Наук, являющемся подразделением Университета штата Теннесси. Обладающий общим энергопотреблением 44,9КВ суперкомпьютер занимает гораздо меньшую площадь в сравнении с крупными системами, созданными на базе архитектуры BlueGene/Q, и системами уровня Titan (Beacon находится на 253 месте в Top500). Однако, попадание на вершину Green500 является серьезным достижением для первого коммерчески доступного сопроцессора Intel Xeon Phi, разработанного по технологии Many Integrated Core (MIC). Показатели энергоэффективности для Beacon составляют 2499,44 мегафлопс/ватт, что почти на 400 мегафлопс/ватт выше, чем для систем на базе BlueGene/Q, которые также вошли в первую десятку рейтинга.

В течение многих десятков лет понятие «производительность» ассоциировалось с понятием «скорость работы» (измеряемая во флопс, что означает число операций с плавающей точкой в секунду). Это привело к «появлению суперкомпьютеров, потребляющих колоссальные объемы электроэнергии и выделяющих так много тепла, что для поддержания нормального режима функционирования требуется создание довольно неординарных систем охлаждения», - утверждают составители Green500. Ввод в эксплуатацию системы Beacon, расположенной в Университете штата Теннесси, задает новую планку энергоэффективности для суперкомпьютерных систем.

Beacon работает на базе сопроцессоров Intel Xeon Phi 5110P и процессоров Intel Xeon E5-2670, что позволяет ему достигать пиковой производительности в 112200 гигафлопс при общем энергопотреблении в 44,9КВ. Сопроцессоры Xeon Phi 5110P обеспечивают высокую производительность при низком энергопотреблении. Каждый сопроцессор обладает мощностью в 1 терафлопс (при выполнении операций с двойной точностью) и поддерживает до 8ГБ памяти типа GDDR5 с пропускной способностью в 320ГБит/с. Система охлаждения Xeon Phi 5110P является пассивной и рассчитана на TDP 225Вт, что является идеальным показателем для серверов высокой плотности.

«Сопроцессор Intel Xeon Phi является инновационным достижением компании Intel, которое позволит нам достигнуть новых высот в науке, а также послужит очередной вехой на пути к экзафлопсным вычислениям», - заявила Дайан Брайант, вице-президент и старший менеджер подразделения Intel DCSG (дата-центры и связанные системы). «Сочетание процессоров семейства Intel Xeon и сопроцессоров Intel Xeon Phi полностью изменит наши представления о принципах выполнения высокопараллельных вычислений за счет обеспечения беспрецедентного уровня производительности, эффективности и программируемости. Применение данной технологии в качестве базы для организации суперкомпьютерных вычислений позволит решать практические проблемы, такие, как предсказание погоды на три недели вперед и разработка новых лекарственных средств».

Спонсируемое государством развертывание энергоэффективного суперкомпьютера подразумевает дальнейшее развитие проекта Beacon, реализуемого на базе Национального Института Вычислительных Наук. Данный проект, частично финансируемый из средств, полученных от Национального Научного Фонда, призван помочь в оценке влияния современных перспективных технологий, таких, как сопроцессоры Intel Xeon Phi, на выполнение компьютерного моделирования в различных областях науки и техники.

«Грант, полученный от Национального Научного Фонда, позволил нам развернуть небольшой экспериментальный кластер, оснащенный предсерийными версиями сопроцессоров Intel Xeon Phi», - сообщил Гленн Брук, руководитель Инновационного Центра Ускоряемых Вычислительных Приложений и главный эксперт проекта. «Полученные от ННФ средства также идут на финансирование исследовательской программы, посвященной портированию научного кода на новую архитектуру и его оптимизации. Выигранный нами грант, в сущности, заложил основу для проекта Beacon, который стремительно набирает обороты».

«Наша команда готовила заявку на попадание в список Green500, но было довольно непросто найти ресурсы и заинтересованных лиц для создания крупного суперкомпьютерного кластера, разрабатываемого с упором на энергоэффективность», - утверждает Шон Коэл, евангелист компании Intel. «Гленн Брук и его команда обладали необходимыми ресурсами для разработки такой суперкомпьютерной системы с нуля. Оглядываясь назад, я хочу отметить, что мы добились существенных успехов. Всего четыре года тому назад, наиболее производительный кластер на базе Intel Xeon в списке Green500 обладал показателями 265 мегафлопс/ватт. Достигнутый на сегодняшний день результат свидетельствует о десятикратном росте энергоэффективности для архитектуры Intel».