Сообщение о суперкомпьютере ломоносов
Обновлено: 18.05.2024
Основные технические характеристики
Суперкомпьютер имеет гибридную архитектуру: помимо вычислительных узлов на базе х86-процессоров в нем также используются графические ускорители. По состоянию на начало 2013 г. система включает 5 104 вычислительных узлов на базе х86-процессоров и 1 065 графических вычислительных узлов. Кроме того, в суперкомпьютере используется 30 вычислительных узлов на базе процессоров Cell от IBM. Оперативная память суперкомпьютера составляет 92 ТБ, а общий объем дисковой памяти вычислителя – 1,75 ПБ.
Использование
Суперкомпьютерные ресурсы МГУ используется, в первую очередь, для выполнения фундаментальных научных исследований, требующих ресурсоемких вычислений. Среди таких задач - масштабные работы по глобальному изменению климата и динамике мирового океана, обработке сейсмических данных, постгеномной медицине, механизмам формирования галактик и другие.
История
2014: Снижение позиции в рейтинге Топ 500
2010-2012: Модернизация
На момент установки в 2009 г. заявленная пиковая мощность суперкомпьютера составляла 414 Тфлопс. В конце 2010 г. ее нарастили до 510 Тфлопс, а в июне 2011 г. сообщалось о завершении модернизации суперкомпьютера до 1,3 Пфлопс. В 2012 г. был завершен проект по увеличению производительности системы до 1,7 Пфлопс.
Одно из самых почетных мест в истории отечественной вычислительной техники по праву принадлежит машине БЭСМ–6. Её разработка была завершена в 1967 году, на следующий год она была запущена в серию, и тогда же одним из первых в Советском Союзе ее получает Вычислительный центр МГУ. Всего было выпущено 355 машин, а экземпляр Московского университета имел порядковый номер 13. Эта машина оказалась исключительно удачной и востребованной, к 1979 году в МГУ работало уже четыре экземпляра БЭСМ–6.
Начало современного этапа развития вычислительной техники в МГУ, которое связано с использованием параллельных вычислений и суперкомпьютерных технологий, было положено в 1999 году. Именно в это время был самостоятельно собран, отлажен и запущен в эксплуатацию первый вычислительный кластер, объединивший высокоскоростной сетью 12 двухпроцессорных компьютеров в единую параллельную вычислительную систему.
Среди направлений фундаментальных исследований, требующих использования суперкомпьютерных вычислительных мощностей, — магнитная гидродинамика, гидро– и аэродинамика, квантовая химия, сейсмика, компьютерное моделирование лекарств, геология и науки о материалах, фундаментальные основы нанотехнологий, инженерные науки, криптография и многое другое.
Совместной группой мехмата МГУ и Института прикладной математики РАН получены важные результаты по численному моделированию формирования и развития концевых вихрей на сверхзвуковых режимах. Эта задача требует огромных вычислительных ресурсов.
Повышение эффективности нефтегазовой отрасли напрямую зависит от мощности применяемых высокопроизводительных вычислительных систем. Это верно как на этапе поисков и разведки месторождений горючих полезных ископаемых, так и на этапе их освоения и эксплуатации. В процессе извлечения информации из сейсмических данных необходимо подавить волны–помехи, оценить глубинно–скоростную модель среды и построить глубинное изображение участка земной коры в районе наблюдений. Особая проблема связана с тем, что объём данных на одном месторождении может достигать десятков и сотен терабайт, что диктует необходимость применения самых мощных суперкомпьютеров.
Перспективные результаты получены группой ученых ИПМ РАН по моделированию режимов охлаждения современных процессоров. Показано, что радиаторы рассматриваемой конструкции должны иметь не менее 25 ребер для предохранения процессора от перегрева. Оптимальной является конфигурация с количеством ребер более 757–100, при которой процессор с потребляемой мощностью 65 Вт ни в какорежиме не нагревается выше 70°С.
Реалии сегодняшнего дня требуют изменения основ образования в области вычислительных наук: во главу угла должны быть поставлены идеи параллельной обработки данных. Компьютерный мир изменился, из последовательного он превратился в параллельный, и именно этот факт нужно отразить в современной системе подготовки специалистов. Важно и то, что в силу универсальности вычислительных технологий подобные изменения должны затронуть практически все естественнонаучные и инженерные специальности, что определяет масштабность проекта.
Содержание
История
Этапы разработки
Основные этапы разработки: [Источник 5]
2009 год – Первый этап: проектирование, монтаж и ввод в эксплуатацию базовой части “Ломоносова”. Главная вычислительная секция состояла из 4160 двухпроцессорных бездисковых вычислительных узлов на основе 4-ядерных процессоров Intel Xeon 5570. Во вторую секцию включены 260 двухпроцессорных вычислительных узлов с 4-ядерными процессорами Intel Xeon X5570 и локальные жесткие диски. Общее количество процессорных ядер x86 составило 35 360. Помимо вычислительных узлов x86, суперкомпьютер включал 26 узлов на базе ускоряющих сопроцессоров PowerXCell8i. Общий объем памяти составил 56,5 ТБ, объем хранилища - 0,35 ПБ, объем резервной системы – 234 ТБ без сжатия. Потребляемая мощность суперкомпьютера составила 1,5 МВт. В то время его пиковая производительность оценивалась в 420 TFlops, а производительность Linpack – 350 TFlops, что привело к очень хорошему показателю эффективности в 83%. Такой уровень производительности позволил "Ломоносову" возглавить список самых мощных компьютеров в СНГ и Восточной Европе. В ноябре 2009 года он занял 12-е место в списке Top500 самых мощных суперкомпьютеров мира.
2010 год – второй этап. Система пополнилась 640 бездисковыми вычислительными узлами на базе вычислительной платформы TB2-XN и 40 вычислительными узлами, оснащенными локальным хранилищем на жестких дисках. Каждый из новых вычислительных узлов был оснащен 6-ядерным процессором Intel Xeon X5670 в качестве ЦПУ. Общий объем оперативной памяти увеличился до 79,92 ТБ, хранилища - до 1,75 ПБ. Пиковая производительность суперкомпьютера увеличилась до 510 TFlops, а производительность Linpack составила 397,1 TFlops. Эффективность составила 77,8%. Это падение производительности относительно предыдущего года было вызвано неоднородностью системы, так как в тесте использовались вычислительные узлы с различными ЦПУ.
2011 год – третий этап: расширение системы. В соответствии с тенденциями в индустрии суперкомпьютеров “Ломоносов” был дополнен 777 вычислительными узлами, оснащенными ускоряющими сопроцессорами GPU. В качестве аппаратной платформы для узлов было использовано решение TB2-TL, где каждый узел имеет два ЦП Intel Xeon E5630 и два аппаратных ускоряющих сопроцессора NVIDIA X2070. Пиковая производительность компьютерной системы составила 1,37 PFlops, а производительности Linpack – 674 TFlops. "Ломоносов" занял 13-е место в июньском списке Top500 2011 года. В июне 2011 года “Ломоносов” был включен в список Graph500. По результатам тестов система заняла третье место (позиции распределялись по показателям рабочей нагрузки (workload)), однако показала лучшую производительность среди всех остальных систем в списке. В ходе испытаний с использованием 8192 ядер на 4096 узлах на базе процессоров Intel Xeon 5570 был получен результат в 43.471.500.000 TEPS (Traversed Edges Per Second, то есть количество ребер графа, обработанных за секунду). Позднее система заняла 2-е место в ноябрьском списке 2011 года с результатом 103,251,000,000 TEPS и использованием 32,768 ядер / 4096 узлов на базе процессоров Intel Xeon 5570.
2012 год - четвертый этап расширения системы. Суперкомпьютер дополнительно оснащен 288 вычислительными узлами с процессорами Intel Xeon X5570/X5670 и графическими GPU ускорителями. Его общий объем памяти увеличился до 92 ТБ, сейчас компьютер потребляет 2,8 МВт. В результате модернизации пиковая производительность вычислительной системы была увеличена до 1,7 PFlops, а производительность Linpack достигла 901,9 TFlops.
Общие характеристики
Ломоносов
История проекта
В 1967-1998 гг. в МГУ использовали БЭСМ-6. Но с появлением процессоров INTEL в 1999 г. был разработан первый российский кластер, позволивший создать параллельную компьютерную систему.
По мере совершенствования новых технологий и компонентов в 2009 г. было решено разработать современный суперкомпьютер.
Стоимость техники
В 2016 г. МГУ потратил 600 млн. на закупку 1554 графических модулей от NVidia и 1700 блоков на процессорах Xeon (Gold 6126 и E5-2697v3) с ускорителями от Tesla (P100 и K40M) и 80 ТБ оперативной памяти. На 2021 год его производительность составляет 1,7 П-флопс, он содержит более 12 тысяч процессоров и 92 трерабайта оперативной памяти.
Не для шутеров и просмотра фильмов
Конечно, компьютер не предназначен для игр. Это целый комплекс, позволяющий ученым проводить исследования в разных областях науки.
Основными направлениями являются криптография, нанотехнологии, компьютерное моделирование медицинских препаратов и новых материалов, геология, геофизика и сейсмика, квантовая химия и физика, магнетизм и многое другое.
Недавно закончились исследования по созданию математической модели возникновения и продолжительности концентрических вихрей в режиме сверхзвука. Для решения этой задачи потребовалось задействовать 3000 процессоров одновременно.
Огромных ресурсов требует анализ состояния местности в районах расположения месторождений нефти, газа и твердых минералов на наличие сейсмической опасности.
Часто по мере выемки полезных ископаемых происходят обвалы, вызывающие возникновение подземных волн. Объем информации даже с маленького карьера или скважины занимает десятки или сотни ТБ, а их обработка отнимает много времени.
Также с его помощью учеными получены уникальные данные в области ядерной физики, создании специальных полей, распространении звука в турбулентной среде.
Посчитать можно все
Что такое суперкомпьютер?
Что он может?
Без суперкомпьютеров сегодня не обходится ни одна крупная высокотехнологичная компания. Не говоря уже о научных исследованиях. Нефтегазовая отрасль, машиностроение, банки, проектирование новых материалов, климат и экология, авиастроение и космос, микроэлектроника, медицинская техника – везде они нужны. Зачем? Это инструмент обеспечения конкурентоспособности. С помощью суперкомпьютера можно посчитать и спрогнозировать что угодно. Цифровая модель позволяет решать сложные задачи очень быстро. Все авиа и автомобильные двигатели обсчитываются на суперкомпьютерах, да и не только они.
Посчитать сегодня можно все. Суперкомпьютеры очень активно используются в больших городах. Например, в определении особенностей микроклимата в условиях городской застройки. При застройке новой территории мы с помощью суперкомпьютера можем спрогнозировать, как будет распространяться загрязнение от соседней магистрали, не будут ли при определенном направлении ветра создаваться вихри около зданий, можем посчитать распределение примесей и температуры.
Мы в топе, но где?
Цифровое неравенство, цифровое превосходство – об этом сегодня говорят все чаще. Необходимо срочно принять концепцию национальной суперкомпьютерной инфраструктуры, которая предполагает развитие сети вычислительных центров! Мы с нею стучимся во все двери. Должно быть небольшое количество очень мощных компьютеров федерального уровня, они станут центрами коллективного пользования. Необходимо какое-то количество компьютеров поменьше, для обслуживания отдельных организаций, много высокопроизводительной техники уровня лабораторий. Это нужно науке, промышленности. Без этой инфраструктуры мы отстанем. Все знают: у нас принята стратегия развития искусственного интеллекта. Но искусственный интеллект надо где-то обучать. На чем? Без развития вычислительной базы это невозможно.
Через два года считать будет не на чем. И это при том богатейшем потенциале, которым обладает Россия. Вот посмотрите свежий аналитический обзор аналитического агентства Hyperion Research – они посчитали эффективность использования суперкомпьютерных технологий. Проанализировав 763 примеров применения суперкомпьютеров в промышленном секторе, они выяснили: каждый доллар, вложенный в суперкомпьютерные ресурсы, приносит 47 долларов прибыли. Похожий аргумент - больше пятидесяти процентов суперкомпьютеров из Топ-500 используются в промышленности. А там умеют считать деньги. На этих технологиях нужно и можно зарабатывать. И если не встать на этот путь, то мигом проиграешь.
Меньше некуда?
Мы подходим к точке, когда уменьшать процессоры будет уже невозможно. Все понимают, что этот предел не за горами. Активно ищутся новые формы компьютерных систем, одна из них – квантовый компьютер. Направление исключительно интересное, и исследования ведутся очень активно. В МГУ есть квантовый центр с очень сильными специалистами. И сейчас уже говорят не только про цифровое превосходство, но и про квантовое превосходство. Квантовые компьютеры – это системы фантастической производительности, они смогут делать то, что не под силу суперкомпьютерам. И, конечно, они будут специализированные и решать определенные типы задач.
Можно ли любовь просчитать?
Отвечая на этот вопрос, можно улыбнуться. Но… Вот в некоторых случаях говорят – озарение, интуиция. Это ведь то, что есть у человека, нужно только вовремя достать эту информацию и сопоставить эти факты. Почему сейчас такой бум искусственного интеллекта? Потому что вычислительные возможности вкупе с вычислительными технологиями позволяют эти корреляции находить и делать неожиданные выводы. Но это только так кажется, что они неожиданные. На самом деле – обычная математика, которая, сопоставляя, находит корреляции, аномалии, тренды. Некоторые вещи, которые традиционно компьютеру не приписывали (интуиция, прогнозирование), оказались возможными.
Читайте также: