Конференція Високопродуктивні обчислення, Київ, 13-15 жовтня 2014

Новий лідер Top500 - суперкомп'ютер Чумацький Шлях-2

Суперкомп'ютер MilkyWay-2 (Tianhe-2), розроблений у Національному університеті оборонних технологій Китаю з піковою продуктивністю 54,9 ПФлопс, реальною продуктивністю у тесті Лінпак 33,9 ПФлопс та енергоефективністю 1,9 ГФлопс/Ват посів перше місце у поточному рейтингу найпотужніших суперкомп'ютерів світу Top500, значно випередивши інші системи.

Загальний вигляд MilkyWay-2

Суперкомп'ютер MilkyWay-2 складається з 170 шаф та має площу 720 квадратних метрів. У складі має 1 ПБ оперативної пам'яті та 12,4 ПБ дискового сховища. Загальне енергоспоживання складає 17,8 МВт.

MilkyWay-2 у роботі

Архітектура системи

Структура суперкомп'ютера MilkyWay-2 поділяється на п'ять підсистем: обчислювальне поле, інфраструктуне обладнання, система збереження даних, спеціалізована мережа міжвузлового зв'язку, підсистема моніторингу та діагностики.

Апаратна архітектура суперкомп'ютера MilkyWay-2

Обчислювальне поле має 16 тисяч вузлів, кожен з яких має по два багатоядерних процесори, а також по три прискорювача обчислень.

Шафи з обчислювальними вузлами

Обчислювальні вузли монтуються у стійці як спереду, так і ззаду, та з'єднуються з платою інтерконекту, що знаходиться по центру шафи. Це дозволяє досягнути надвисокої щільності компоновки, в порівнянні з суперкомп'ютером минулого покоління TH-1A, продуктивність зросла більш ніж на порядок, при тій самій площі, яку займає система.

Обчислювальний блейд-вузол MilkyWay-2

Будова процесора

Підсистема моніторингу та діагностики має 4096 вузлів, кожен вузол містить один багатоядерний процесор FT-1500. Процесор FT-1500 є повністю китайською розробкою, він є найпотушнішим серед інших китайських процесорів та у 18 разів продуктивнішим за свого попередника FT-1000.

Керівний блейд-вузол MilkyWay-2

Чіп процесора FT-1500

Структура процесора FT-1500

Діаграма архітектури FT-1500

Підсистема збереження даних має гібридну ієрархічну архітектуру. Це дозволило досягнути великого об'єму, високої швидкодії та низької латентності.

Підсистема збереження MilkyWay-2

Спеціалізований інтерконект

Для суперкомп'ютера було розроблено спеціалізований інтерконект, який має оптичні та електронні лінії зв'язку. Пропускна здатність каналів складає 80 Гбіт/c, латентність 1,2 мкс. Мережа має топологію Fat Tree (повне дерево) та багаторівневу структуру комутаторів.

Основні компоненти мережі інтерконекту:

Чіп маршрутизації мережі

Чіп мережевої картки вузла

Плата комутації NRM

Плата комутації SWM

Плата BTM

Плата BPM (найвищий рівень комутації)

Розроблений інтерконект дозволяє будувати високопродуктивні системи продуктивністю до 100 ПФлопс.

Топологія пропрієтарного високошвидкісного інтерконекту

Моніторинг та діагностика

Підсистема моніторингу та діагностики забезпечує контроль та діагностику суперкомп'ютера у реальному часі.

Інтерфейс моніторингу та діагностики MilkyWay-2

Програмне забезпечення

Стек системного ПЗ MilkyWay-2 складається з операційної системи на базі дистрибутиву Лінукс китайської розробки Kylin, паралельної файлової системи на базі ФС Lustre, менеджера ресурсів SLURM, компіляторів, засобів розробки паралельних програм, математичних бібліотек та автоматичної системи діагностики і виправлення помилок у роботі.

Стек системного ПЗ MilkyWay-2

Середовище паралельного програмування включає мови програмування C, C++, Fortran 77/90/95 та гетерогенні моделі програмування OpenMC, OpenMP та MPI. Інструменти паралельної розробки мають графічні інтерфейси, які полегшують відлагодження та профілювання програм.

Інтерфейс менеджера ресурсів MilkyWay-2

Інтерфейси паралельного дебагера та профілювальника

Також система має паралельну систему підтримки наукових розрахунків, візуалізації даних.

Інтерфейс візуалізації наукових даних

Автоматична система діагностики і виправлення помилок має у своєму складі систему моніторингу обладнання та програмних сервісів.

Автоматична система діагностики і виправлення помилок

Структура MilkyWay-2

Області застосування

MilkyWay-2 працює у Суперкомп'ютерному центрі м. Гуангжоу, та орієнтований, насамперед, на підтримку наукових досліджень та розвиток наукоємної промисловості. Суперкомп'ютер буде виступати як один з основих рушіїв інваційного розвитку держави.

Суперкомп'ютерний центр м. Гуангжоу

Серед основних наукових областей необідно виділити науки про Землю, теоретичну фізику, біологію та генетику, інші області, які визначають розвиток людства в цілому.

Промислові застосування включають розвиток китайського авіабудування, ядерної енергетики, створення ліків, пошук нафти та газу, будівництво.

Моделювання в авіабудуванні

Підтримуючи промисловий розвиток держави, MilkyWay-2 буде основою нового індустріального ланцюга, формуючи інноваційний розвиток у автомобіле- та суднобудуванні, електроніці. Суперкомп'ютер буде примножувати досягнення у таких перспективних стратегічних галузях як енергозбереження, захист навколишнього середовища, медицина, створення метаматеріалів, інформаційні технології.

Хмарна платформа MilkyWay-2 може бути складовою систем електронного урядування, наступних етапів інформаційного розвитку країни.

Теги: HPC, Top500, високопродуктивні обчислення, інтерконект, менеджер ресурсів, процесори, суперкомп'ютер

Матеріали за темою:

Коментарі