Цифровой журнал «Компьютерра» 2010 № 41 - [8]

Высокую плотность удалось обеспечить во многом за счет эффективной системы охлаждения, которую мы разработали. Каждая плата выделяет около 570КВт тепла, и никто не пытался охлаждать такое решение воздухом. Люди экспериментировали и до сих пор экспериментируют с водой, но воздушное охлаждение с такой плотностью не проходило. А мы сделали радиатор, который полностью накрывает всю плату целиком, радиатор моделировали на суперкомпьютере.

Это действительно приходится моделировать, потому что непонятно, из какого материала и как он должен быть устроен, и какую конфигурацию он должен иметь, и в каком месте сколько и чего у него должно быть, чтобы нормально отводилось тепло, и при этом радиатор не был слишком тяжелым.

Мало кто задумывается о том, сколько весит вся эта установка, но если шасси слишком тяжелые — это не практично, потому что фальшполы приходится укреплять, в частности, очень сильно — это дополнительные расходы и не в каждом месте это вообще можно сделать. Поэтому, мы как могли старались сделать оптимальное соотношение между теплопроводимостью в нужных местах и весом.

И до сих пор эта разработка прекрасно нам служит, потому что и наше последнее гибридное решение на NVidia, которое мы показали буквально только что на GTC в Америке,использует тот же самый принцип — это тоже воздушноохлаждаемое шасси с подобным радиатором. Он модифицированный естественно, там другое расположение процессоров и других микросхем на плате, но принцип прекрасный, потому что получилось уместить 32 новейших процессора NVidia Tesla и 32 процессора Intel в шасси высотой 7U, что на GTC люди восприняли очень хорошо, потому что такого больше нет ни у кого. И при этом, воздушное охлаждение...

Следующая после 2006 года, наверное, самая мощная установка была уже в МГУ. Суперкомпьютер «Чебышев» –был создан в рамках программы «СКИФ ГРИД» . Собственно, это самая большая установка, которая была по этой программе создана – это «Чебышев» производительностью 60 терафлопс, который попал на 105е место в TOP-500. Мог стоять выше, но он попал в список только через полгода после установки.

Следующим этапом стал «Ломоносов». «Ломоносов» — это уже собственно приобретение МГУ, не связанное никак с Союзным Государством. Сейчас мы расширям его до 500 с лишним терафлопс, и уже объявлен конкурс на вторую очередь этой машины, где будет 800 терафлопс с гибридной архитектурой. Мы в ближайшее время подаем заявку на участие в нем с нашей новой системой на NVidia, которая называется TB2-TL. Обе очереди этой машины будут объединены единой системной сетью, и он сможет функционировать как единая система мощностью более петафлопса — это будет первая установка с такой производтельностью в России и одна из пока очень немногих в мире.

- А графические процессоры по сравнению с обычными, они какие преимущества имеют, в плане HPC?

- Один графический процессор дает примерно в 4 раза больше пиковой производительности на операциях с двойной точностью, чем обычный, потребляя не сильно больше электричества. В результате имеем в 4 раза более производительную систему с тем же энергопотреблением и примерно той же ценой — гораздо выгоднее для заказчика. Высокая энергоэффективность, то есть хорошее соотношение производительности на ватт потребляемой энергии, сейчас очень важна в отрасли, так как размер систем увеличивается быстро, а энергетические ресурсы в основном ограничены.

Графические процессоры не применялись для HPC изначально, так как раньше они обеспечивали высокую производительность только на операциях с одинарной точностью, которой достаточно, например, для обработки видео, но недостаточно для HPC, где требуется двойная точность и коррекция ошибок. Однако Nvidia его усовершенствовали, и теперь он дает больше пиковой производительности на операциях с двойной точностью чем процессоры с архитектурой x86. Из этого получается две вещи: во-первых, вы можете в один шкаф уместить больше терафлопсов, а во-вторых, вы получаете феноменальное соотношение производительности к энергопотреблению, которое напрямую зависит от плотности.

У нас в стойке с этим решением получается 105 Тфлопс пиковой производительности, тогда как для процессоров х86 это максимум 27Тфлопс. И энергоэффективность получается 1450 мегафлопс на ватт, что на данный момент почти вдвое лучше, чем у самой эффективной на данный момент системы в мире согласно списку Green500, где суперкомпьютеры рейтинга Тор500 ранжируются не по производительности, а по соотношению флопс на ватт.

Это не столько модная тема, сколько действительно технологическая необходимость по одной простой причине: дальнейшее расширение производительности систем, к которому все стремятся, невозможно без принципиально новых решений для улучшения энергоэффективности систем.

Сейчас бессмысленно пытаться строить суперкомпьютер мощностью в экзафлопс (в 1000 раз мощнее чем сейчас) не только потому, что к такой масштабируемости не готовы программные пакеты, но и потому, что такая машина будет иметь энергопотребление сравнимое с потреблением небольшого города.

Эксперты американского Министерства Энергетики, которое поддерживает разработки в области экзафлопс, поставили определенный предел энергопотребления для таких систем — 20 мегаватт. Но при тех технологиях, которые сейчас есть, с учетом их прогнозируемого развития, мы сильно не дотягиваем до этого порога. Экзафлопс будет потреблять на порядок больше, если не будет придумано что-то кардинально другое.