Car-tech

Next up: υπολογιστές exascale που αναμένεται να φτάσουν μέχρι το 2020

Φτιάχνοντας υπολογιστές - Computer Repair Simulator

Φτιάχνοντας υπολογιστές - Computer Repair Simulator

Πίνακας περιεχομένων:

Anonim

Εάν η αύξηση στις ταχύτητες των υπερυπολογιστών συνεχίσει με τον τρέχοντα ρυθμό τους, θα δούμε το πρώτο μηχάνημα εκτίμησης μέχρι το 2020, Η αρχιτεκτονική συστημάτων αυτών των μεγάλων υπολογιστών θα αντιμετωπίσει μια σειρά κρίσιμων ζητημάτων, προειδοποιεί ο φύλακας της λίστας.

«Οι προκλήσεις θα είναι σημαντικές για την παράδοση του μηχανήματος», δήλωσε ο Jack Dongarra, Πανεπιστήμιο του Tennessee, ο Knoxville, ερευνητής που είναι ένας από τους κύριους του Top500. Ο Dongarra μίλησε στο συνέδριο SC2012, που πραγματοποιήθηκε αυτήν την εβδομάδα στο Salt Lake City, κατά τη διάρκεια μιας παρουσίασης για την τελευταία έκδοση της λίστας που κυκλοφόρησε την περασμένη εβδομάδα.

Έχουμε ακόμα έναν τρόπο να πάμε προτού αποδώσει. Ένα μηχάνημα εξαναγκασμού θα μπορούσε να είναι ένα quintillion FLOPS (πράξεις κινητού σημείου ανά δευτερόλεπτο), ή 10 έως το 18ο FLOPS. Ακόμη και οι πιο γρήγοροι υπερυπολογιστές σήμερα προσφέρουν λιγότερο από 20 τοις εκατό της δυνατότητας ενός μηχανήματος μείωσης της απόδοσης

Top500

Νέα ύψη

Στην πιο πρόσφατη έκδοση της Top500 λίστας υπερυπολογιστών, κυκλοφόρησε τη Δευτέρα, ο ταχύτερος υπολογιστής στη λίστα ήταν το σύστημα Εθνικού Εργαστηρίου Oak Ridge Titan, ένα μηχάνημα ικανό να εκτελέσει 17,59 petaflops. Ένα petaflop είναι ένας τετραπλός υπολογισμός κυμαινόμενου σημείου ανά δευτερόλεπτο, ή 10 με το 15ο FLOPS.

Όμως, κάθε νέο Top500 - ο κατάλογος που καταρτίζεται δύο φορές το χρόνο - δείχνει πόσο γρήγορα αυξάνονται οι ταχύτητες των υπερυπολογιστών. Κρίνοντας από τη λίστα, οι υπερυπολογιστές φαίνεται να κερδίζουν δέκα φορές την εξουσία κάθε δέκα χρόνια περίπου. Το 1996, ο πρώτος υπολογιστής teraflop εμφανίστηκε στο Top500, και το 2008, ο πρώτος υπολογιστής petaflop εμφανίστηκε στον κατάλογο. Εξαιτίας αυτού του ρυθμού προόδου, η Dongarra εκτιμά ότι η υπολογιστική αποζημίωση θα πρέπει να φθάσει γύρω στο 2020.

Η κοινότητα υψηλής απόδοσης υπολογιστών (HPC) έχει υιοθετήσει τον υπολογισμό exascale ως σημαντικό ορόσημο. Η Intel δημιούργησε μια σειρά επεξεργαστών μαζικά πολλαπλών επεξεργαστών, που ονομάζονται Phi, που οι ελπίδες της εταιρείας θα μπορούσαν να χρησιμεύσουν ως βάση για υπολογιστές exascale που θα μπορούσαν να λειτουργήσουν μέχρι το 2018.

Στην ομιλία του, ο Dongarra σκιαγράφησε τα χαρακτηριστικά ενός μηχανήματος με εξαίρεση. Ένα τέτοιο μηχάνημα θα έχει πιθανώς κάπου μεταξύ 100.000 και 1.000.000 κόμβων και θα μπορεί να εκτελέσει έως και ένα δισεκατομμύριο νήματα ανά πάσα στιγμή. Η απόδοση των επιμέρους κόμβων θα πρέπει να είναι μεταξύ 1,5 και 15 teraflops και οι διασυνδέσεις θα πρέπει να έχουν διεργασίες από 200 έως 400 gigabytes ανά δευτερόλεπτο.

Οι υπερυπολογιστές θα πρέπει να κατασκευάσουν τις μηχανές τους έτσι ώστε το κόστος τους και η κατανάλωση ενέργειας να μην αυξάνονται γραμμικά μαζί με τις επιδόσεις, μήπως μεγαλώνουν πολύ ακριβά για να αγοράσουν και να τρέξουν, είπε ο Dongarra. Μια μηχανή ανατινάξεων θα κοστίσει περίπου 200 εκατομμύρια δολάρια και θα χρησιμοποιεί μόνο περίπου 20 megawatts ή περίπου 50 gigaflops ανά watt.

Η Dongarra αναμένει ότι το ήμισυ του κόστους κατασκευής ενός τέτοιου υπολογιστή θα προοριζόταν για την αγορά μνήμης για το σύστημα. Κρίνοντας από τους χάρτες πορείας των κατασκευαστών μνήμης, η Dongarra εκτιμά ότι 100 εκατομμύρια δολάρια θα αγοράσουν μεταξύ 32 petabytes και 64 petabytes μνήμης έως το 2020.

Top500

Πρόκληση λογισμικού

Εκτός από τις προκλήσεις στο hardware, οι σχεδιαστές υπερσύγχρονων υπολογιστών επίσης αντιμετωπίζουν προβλήματα λογισμικού. Ένα ζήτημα θα είναι ο συγχρονισμός, είπε ο Dongarra. Οι σημερινές μηχανές περνούν εργασίες μεταξύ πολλών διαφορετικών κόμβων, αν και αυτή η προσέγγιση πρέπει να εξομαλυνθεί καθώς αυξάνεται ο αριθμός των κόμβων

"Σήμερα, το μοντέλο μας για παράλληλη επεξεργασία είναι ένα μοντέλο πιρούνου / ένωσης, αλλά δεν μπορείτε να το κάνετε στο [το υπερβολικό επίπεδο παραλληλισμού, πρέπει να αλλάξουμε το μοντέλο μας, πρέπει να είμαστε πιο σύγχρονοι ", δήλωσε ο Dongarra. Παράλληλα, πρέπει να αναπτυχθούν αλγόριθμοι που μειώνουν την συνολική επικοινωνία μεταξύ κόμβων

Πρέπει να ληφθούν υπόψη και άλλοι παράγοντες. Το λογισμικό πρέπει να διαθέτει ενσωματωμένες ρουτίνες για βελτιστοποίηση. "Δεν μπορούμε να στηριχθούμε στον χρήστη που ρυθμίζει τα σωστά κουμπιά και τους επιλογείς για να πάρει το λογισμικό για να τρέξει οπουδήποτε κοντά στην κορυφαία απόδοση", δήλωσε ο Dongarra. Η ανθεκτικότητα του σφάλματος θα είναι ένα άλλο σημαντικό χαρακτηριστικό, όπως και η αναπαραγωγικότητα των αποτελεσμάτων ή η εγγύηση ότι ένας πολύπλοκος υπολογισμός θα παράγει την ίδια ακριβώς απάντηση όταν εκτελείται περισσότερες από μία φορές.

Η αναπαραγωγιμότητα μπορεί να φαίνεται σαν ένα προφανές χαρακτηριστικό για έναν υπολογιστή. Αλλά στην πραγματικότητα, μπορεί να είναι μια πρόκληση για τεράστιους υπολογισμούς σε υπερυπολογιστές πολυεπεξεργαστών.

"Από την άποψη των αριθμητικών μεθόδων, είναι δύσκολο να εγγυηθούμε την αναπαραγωγιμότητα σε λίγο", δήλωσε ο Dongarra. "Το πρωταρχικό πρόβλημα είναι να κάνουμε μια μείωση - μια αθροιστική παράλληλη αριθμητική. Εάν δεν μπορώ να εγγυηθώ τη σειρά με την οποία αυτοί οι αριθμοί συναντώνται, θα έχω διαφορετικά στρογγυλά σφάλματα. με τρόπο που μπορεί να οδηγήσει σε αποκλινόμενες καταστροφικές απαντήσεις », είπε

« Πρέπει να βρούμε ένα σενάριο στο οποίο να μπορούμε να εγγυηθούμε τη σειρά με την οποία γίνονται αυτές οι πράξεις, ώστε να μπορούμε να εγγυηθούμε ότι έχουμε τα ίδια αποτελέσματα, Δήλωσε ο Dongarra.

Ο Joab Jackson καλύπτει τα επιχειρηματικά λογισμικά και τις γενικές τεχνολογικές εξελίξεις για την

Υπηρεσία ειδήσεων IDG. Ακολουθήστε τον Joab στο Twitter στο @Joab_Jackson. Η διεύθυνση ηλεκτρονικού ταχυδρομείου του Joab είναι [email protected]