авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 |
-- [ Страница 1 ] --

СУПЕРКОМПЬЮТЕРЫ И ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ

Системы высокопроизводительных

вычислений в 2011–2012 годах:

обзор достижений и анализ

рынка

Часть I

Сергей Павлов, Dr. Phys.

И сточником вдохновения для подготовки на- подобной задачи, поскольку высказываются мнения,

ших ежегодных двухчастных обзоров систем что S-кривая развития современных технологий уже высокопроизводительных вычислений (ВПВ) или вышла на стадию насыщения.

High-Performance Computing (HPC), как и прежде, В качестве зачина, дабы оценить прогресс вы является Top500 – мировой рейтинг, который дваж- числительной техники за истекшие 20 лет, сравним ды в год, начиная с июня 1993 г., ранжирует самые размеры суперкомпьютера, возглавившего 1-й список мощные суперкомпьютеры. Таким образом, нынеш- Top500, с современной рабочей станцией (рис. 1).

ний 2012-й год, с его недавно опубликованным 39-м и Реальная производительность обеих систем состав грядущим в ноябре 40-м списками Top500, замыкает ляет порядка 100 GFLOPS.

первое 20-летие систематически документированной Ну а теперь плавно перейдем к обзору достиже гонки за флопсами. Планка достижений повышает- ний и анализу….

ся с завидной регулярностью, примерно раз в 11 лет: Первая часть статьи будет посвящена преиму 1997 год – терафлопс, 2008 год – петафлопс… Сле- щественно финансовым вопросам: характеристи дующая веха ожидается в 2019 году – экзафлопсный кам HPC-рынка как сегмента серверного и процес суперкомпьютер с быстродействием 1018 FLOPS. сорного рынков, а также доходам “королей” – по Однако прогресс не довольствуется даже этим, ставщиков HPC-систем и процессоров для них (к и уже началось обсуждение возможности построе- HPC-“королям” мы относим многопрофильные ком ния суперкомпьютера с производительностью пании-мультимиллиардеры).

еще на три порядка больше – в один зеттафлопс Во второй части, которая будет подготовлена к (1 ZFLOPS = 1021 FLOPS). Если темпы роста по- завершающему этот год номеру журнала, мы сосре казателей сохранятся, то такой супервычислитель доточимся на достижениях, зафиксированных в ве должен появиться в 2030 году. Ключевым здесь яв- сеннем и осеннем рейтингах Top500.

ляется вопрос о границах возможностей существую- Начало нашего обзора будет несколько необыч щих технологий и об их достаточности для решения ным – мы ознакомимся с положением дел на рынках, Progress stages: a – installed at Los Alamos National Laboratory supercomputer CM-5/1024 from Thinking Machines Corporation, leader of Top500 the 1st list in 1993 with peak speed 131 GFLOPS;

b – released in 2012 workstation Z1 (form-factor All-in-one), based of quad-core Intel Xeon E3-1280 processor with speed 112 GFLOPS a) b) Источник: Hewlett Packard Источник: IT Clips Рис. 1. Этапы прогресса: a – установленный в Лос-Амамосской национальной лаборатории cупер компьютер CM-5/1024 от Thinking Machines Corporation, лидер списка №1 Top500 в 1993 году, c пиковой производительностью 131 GFLOPS;

b – рабочая станция Z1 (форм-фактор All-in-one) на базе 4-ядерного процессора Intel Xeon E3-1280 (112 GFLOPS), и выпущенная в 2012 году 76 CAD/CAM/CAE Observer #5 (73) / СУПЕРКОМПЬЮТЕРЫ И ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ которые ранее не рассмат Progress stages: a – personal computer (form-factor tower) based ривались в обзорах по on Pentium 4 Extreme Edition processor (speed 9726 MIPS) released in 2003;

ВПВ, однако в ближай b – smartphone based on Qualcomm Krait processor (speed 9900 MIPS) шем будущем, благодаря released in достижениям мобильной a) b) революции, могут оказать значительное влияние на, если так можно выразить ся, мейнстримизацию ВПВ. (Напомним, что мобильная революция, как третий этап VI ин­ формационной револю­ ции, характеризуется Источник: Samsung массовым распростране нием технологий для мо бильного использования всевозможного цифрового контента – см. статью “В 2011 году фондовый ры Рис. 2. Этапы прогресса: a – персональный компьютер нок впервые оценил вы- (форм-фактор tower) с процессором Pentium 4 Extreme Edition сокотехнологичную ком- (быстродействие 9726 MIPS) 2003 года выпуска;

b – смартфон панию выше нефтяной”, на базе процессора Qualcomm Krait (9900 MIPS) 2011 года выпуска Observer #2/2012.) Мобильная революция: что это означает чтобы обеспечивать инженеру-аналитику и конструкто для CAE? ру, например, такие действия:

• обращение к хранящейся на корпоративном серве Благодаря достижениям в сфере информационных технологий, в руках (в прямом смысле этого слова!) ре базе данных об изделии;

• подготовка данных для многовариантных расче инженера-аналитика и конструктора появились но вые инструменты – ноутбуки (laptop), планшетники тов;

• запуск солвера системы инженерного анализа;

(tablet), смартфоны и мобильные телефоны. Еще сов • контроль над процессом вычислений;

сем недавно такая вычислительная мощь и возмож • просмотр результатов моделирования процессов – ности визуализации были доступны на стационарном компьютере в основном для продвинутых пользова- как графических изображений в статике, так и анима телей. Теперь же подобные мобильные устройства ционных фильмов, демонстрирующих параметры изу рассчитаны на массовое применение самым широким чаемого процесса в динамике.

кругом пользователей. Чтобы выяснить, как пользователи CAE-сис Чтобы в этом убедиться, посмотрим на рис. 2: со- тем относятся к применению мобильных систем для временный смартфон оснащен процессором, быстро действию которого лет десять назад мог позавидовать Aviation engine 3D model at smartphone, профессионал, работающий на офисной рабочей стан- tablet and notebook displays using ции. Прогресс в развитии вычислительных систем на VGX technology from NVIDIA базе графических процессов позволяет отображать с высоким разрешением даже на экране смартфона про странственные модели крайне сложных машинострои тельных изделий (рис. 3).

Ключевое дополнение к вычислительной и графи ческой мощности мобильных систем – это средства те лекоммуникаций, обеспечивающие выход в интернет. В какой бы точке мира ни находился конструктор или инженер-аналитик, это открывает ему доступ к инфор Источник: NVIDIA мационным и вычислительным ресурсам, обеспечивает возможность подключения к корпоративной сети.

Конечно, серьезные ресурсоёмкие инженерные рас четы на мобильных системах вряд ли когда-либо будут производиться – для этого разумнее дистанционно об Рис. 3. Отображение 3D-модели авиационного ратиться к вычислительным ресурсам территориально двигателя на экране смартфона, планшетника удаленного суперкомпьютерного центра. Тем не менее, и ноутбука с использованием технологии VGX ресурсов и планшетника, и смартфона, не говоря уже от NVIDIA о ноутбуке, уже сейчас вполне достаточно для того, CAD/CAM/CAE Observer #5 (73) / • Я думаю, что политика нашей компании, касающая инженерных расчетов, аналитическая компания CIMdata провела опрос под названием, которое выне- ся разрешения доступа извне к CAE-данным и другой сено в заголовок этого раздела – The mobility revolution: корпоративной информации с использованием мобиль ных устройств, в ближайшее время изменится – 20%.

What does it mean for CAE?

В качестве респондентов выступили, как обычно, О распространенности применения мобильных уст посетители сайта CIMdata. Хотя аналитики CIMdata, ройств в PLM-среде позволяет судить еще один опрос традиционно предупреждают, что результаты опро- компании CIMdata:

• Мобильные устройства (смартфоны, планшетни са являются anecdotal, то есть не систематичными (просьба не путать с дословным переводом J), по ним ки и др.) уже опробованы в качестве пользователь вполне можно судить об отношении корпоративной ских инструментов при работе в нашей корпоративной администрации к проблемам безопасности данных и PLM-среде – 13%;

• Возможности мобильных устройств впечатляют, и режиму удаленного доступа к ним, а также получить представление о гаджетных вкусах инженеров-анали- их интеграция в нашу корпоративную PLM-среду уже тиков. Итак: началась – 46%;

• У меня нет необходимости во внешнем (извне кор- • Возможности мобильных устройств впечатляют, поративного брандмауэра) доступе к данным – 23%;

однако в ближайшее время они не будут использовать • В нашей компании внешний доступ к данным мо- ся в нашей корпоративной PLM-среде – 30%;

• У мобильных устройств есть свое место в бизнесе, делирования процессов запрещен – 33%;

• В нашей компании внешний доступ к данным но не в нашей корпоративной PLM-среде – 11%.

разрешен только с использованием принадлежащих Рынок мобильных устройств компании ноутбуков через Virtual Private Network (VPN) – 40%;

Приведенные результаты опроса свидетельствуют • Я имею доступ к данным с моего домашнего ПК – о росте популярности мобильных устройств среди 20%;

продвинутых пользователей корпоративных CAE- и • Я имею доступ к данным с любого публичного PLM-систем. Конечно, число устройств, приходящих компьютера – 13%;

ся на подобных потребителей, составляет относительно • Я имею беспроводной доступ к данным с предо- небольшую часть объема мировых поставок мобильных ставленного компанией мобильного устройства (план- устройств. Тем не менее, для этого сегмента рынка про шетника или смартфона) – 13%;

являются, по всей вероятности, те же тенденции, что и • Я имею беспроводной доступ к данным с моего для рынка в целом. Этим обстоятельством объясняется собственного, а не предоставленного компанией, мобиль- наш интерес к рынку мобильных устройств.

ного устройства (планшетника или смартфона) – 17%;

Мобильные ПК Если рассматривать всю номен PC market’s shipment and growth rates for клатуру мобильных устройств, то, на as well as forecast for 20122016 (marked with *) верное, наиболее сформировавшимся здесь является рынок мобильных ПК, как сегмент рынка ПК. Систематичес кие наблюдения здесь ведутся компа нией IDC. Её аналитики недавно под готовили прогноз до 2016 года (рис. 4), который предусматривает существенно CAD/CAM/CAE Observer по данным IDC более высокие темпы роста поставок мобильных ПК по сравнению с на стольными ПК. Кроме того, рис. 4 ил люстрирует развитие тенденции превы­ шения объемов поставок мобильных ПК над объемами поставок настоль­ ных ПК, впервые зафиксированной еще в 2009 году.

На рынке ПК лидируют компании Hewlett-Packard (HP), Lenovo, Dell, Acer Group и ASUSTeK Computers (ASUS) (рис. 5), среди которых по предыдущим обзорам нам хорошо знакомы HP и Dell – как поставщики серверов и HPC-систем. Отметим, что определенное время производителем Рис. 4. Объем поставок и темпы роста/снижения объема ПК была и компания IBM – пока не поставок ПК в 2010–2011 гг., а также прогноз на 2012–2016 гг.

продала этот бизнес компании Lenovo.

(отмечены *) Подобный шаг хотела сделать и 78 CAD/CAM/CAE Observer #5 (73) / СУПЕРКОМПЬЮТЕРЫ И ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ компания HP. И вот сейчас, после завершения периода о своих хардверных амбициях. Компания Microsoft падения продаж (который начался, когда было объяв- будет оснащать свои планшетники новой версией опе лено о выделении бизнеса, связанного с производством рационной системы Windows 8, подготовленной в двух ПК, в отдельную компанию;

об отказе от этих планов вариантах – для процессоров с системами команд x86 и сообщило уже новое руководство компании), HP снова ARM. Еще один миллиардер, компания Intel, произ смогла возглавить список лидеров рынка ПК. водящая процессоры x86, решила для конкуренции с планшетниками вообще сформировать особый рынок – Планшетные компьютеры ультрабуков (хотя этот форм-фактор скорее можно от На рынке планшетников безраздельно господствует нести к классу мобильных ПК).

компания Apple (рис. 6), которая в 2010 году вывела Как бы то ни было, этот рынок еще только форми на рынок инновационное изделие iPad. Отметим, что руется, так что распределение долей пятерки лидеров, а аналитики IDC к рынку планшетников присовокупи- также её состав, будут меняться от квартала к кварталу.

ли рынок электронных книг (e-reader). Скорее всего, в Сейчас сложно прогнозировать, чей девайс окажется по обозримом будущем, по мере расширения числа произ- вкусу пользователям, и кому из вендоров удастся поко водителей планшетников, а также становления рынка в лебать прочные позиции Apple.

целом, необходимость в таком объединении отпадет. А Смартфоны пока среди вендоров, выпускающих планшетные ком пьютеры, на втором месте идет Samsung. Рынок смартфонов начал бурно расти в 2007 году, Рынок планшетных компьютеров быстро растет, после выпуска компанией Apple своего прорывного из и о его привлекательности можно судить, например, делия iPhone, во многом определившего направление по устремлениям лидеров софтверной IT-индустрии – развития целого класса мобильных устройств.

По данным компании IDC, в IV кв. 2010 г. квар­ Microsoft и Google. Недавно эти компании представили тальный объем поставок смартфонов впервые свои собственные разработки, заявив, таким образом, PCs market leaders’ shipment and shares Media tablets and e-readers market leaders’ in 1st quarter 2012 shipment and shares in 4th quarter CAD/CAM/CAE Observer по данным IDC Рис. 5. Объем поставок ПК и рыночные доли Рис. 6. Объем поставок планшетников и электрон лидеров в I кв. 2012 г. ных книг и рыночные доли лидеров в IV кв. 2011 г.

Smartphones market leaders’ shipment Mobile phones market leaders’ shipment and shares in 1st quarter 2012 and shares in 1st quarter CAD/CAM/CAE Observer по данным IDC Рис. 7. Объем поставок смартфонов и рыночные Рис. 8. Объем поставок мобильных телефонов доли лидеров в I кв. 2012 г. и рыночные доли лидеров в I кв. 2012 г.

CAD/CAM/CAE Observer #5 (73) / Помимо них, в первую пятерку входят Nokia, Research IBM Sequoia with real speed 16.325 PFLOPS, the In Motion (RIM) и High Tech Computer (HTC).

champion of world's supercomputers Top500 list in Рынок смартфонов, как и рынок планшетников, June 2012, have been mounted with 98304 sixteen сегодня крайне привлекателен. Так, среди вендоров core processors Power BQC 16C 1.6GHz замечены HP, Dell и Fujitsu, а недавно о выпуске своего смартфона объявила и компания Intel. По следняя ужe давно стремится выйти на этот рынок Источник: Lawrence Livermore National Laboratory и, будучи производителем процессоров с системой команд x86, вступить в открытую конкуренцию с устройствами на базе процессоров с архитектурой ARM, которая пока является безраздельным лиде ром для коммуникационных устройств.

Мобильные телефоны Что касается рынка мобильных телефонов, на развитие которых сильное влияние оказывают по вышающаяся вычислительная мощь процессоров и расширяющаяся функциональность смартфонов, то первое место на нём принадлежит Samsung (рис. 8).

Эта компания недавно опередила многолетнего лиде ра – Nokia. Помимо них, в первую пятерку входят Рис. 9. IBM Sequoia с реальным быстродейст компании Apple, ZTE и LG Electronics.

вием 16.325 PFLOPS, рекордсмен суперком За бурными изменениями последних лет, которые пьютерного рейтинга Top500 в июне 2012 года, смонтирован из 98304 шестнадцатиядерных сопровождаются перераспределением капитала между процессоров Power BQC 16C 1.6GHz рынками мобильных телефонов и смартфонов, пока не могут угнаться компании Nokia и RIM. Руководство превысил объем поставок ПК – 100.9 и 92.1 млн. этих компаний обсуждает и реализует различные ва штук соответственно. В соответствии с прогнозом IDC, рианты оздоровления, а аналитики предрекают воз в 2012 году такая ситуация ожидается и для годовых можное их поглощение другими производителями.

объемов поставок. Эта тенденция отмечена и другими К примеру, такой акулой может оказаться компания аналитическими компаниями (их данные отличаются Microsoft, которая, вслед за планшетником, захочет друг от друга в зависимости от применяемой методи- удивить мир выпуском своего смартфона, несмотря на ки оценки). Как бы то ни было, аналитики компании неудачный опыт недавнего прошлого и на заверение, Canalys объявили о победе смартфонов уже в 2011 году. что в планах компании выпуск смартфона не значится.

Возглавляет список лидеров рынка смартфонов И в завершение краткого экскурса в мир мобиль компания Samsung (рис. 7), недавно обошедшая Apple. ных устройств еще одно важное замечание. Для обес печения эффективного функциониро вания мобильных устройств и достав HPC market’s size and growth rates for 20072011 ки контента, необходимого пользова as well as forecast for телю, в любую географическую точку, где этот пользователь находится, тре буется соответствующая инфраструк тура, и даже более того – экосистема.

CAD/CAM/CAE Observer по данным портала www.IDC Построение такой инфраструктуры базируется на облачной концепции.

В наших последующих обзорах мы обратимся также и к облачной темати ке. Поскольку интересы автора связа ны с развитием методов инженерного анализа и моделирования процессов, то первыми в число объектов иссле дования попадут организация вы числений с применением мобильных устройств и достижения в сфере об лачных вычислений в наступившей “эре после ПК”. Своему рождению этот новый термин (по-английски – Post-PC Era) обязан стремительному росту использования мобильных уст Рис. 10. Объем и темпы роста/снижения объема рынка ВПВ ройств для решения разнообразных, в в 2007–2011 гг., а также прогноз на 2012–2016 гг. том числе и инженерно-технических, 80 CAD/CAM/CAE Observer #5 (73) / СУПЕРКОМПЬЮТЕРЫ И ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ задач в сравнении с настольными ком Servers’ and HPC systems’ markets sizes and growth rates пьютерами.

for Лидеры мирового рейтинга суперкомпьютеров Top Теперь перейдем к традиционной CAD/CAM/CAE Observer по данным портала www.IDC тематике наших обзоров. Сначала рассмотрим некоторые достижения HPC-индустрии, зафиксированные в 39-м списке мирового рейтинга Top500.

По показателю реальной произво дительности к июню 2012 года петаф лопсовый барьер преодолело два десят ка супервычислителей из семи стран:

США (7 систем), Япония (4), Герма ния (2), Китай (2), Италия (1), Фран ция (2), Великобритания (2).

Если принимать во внимание пико вую производительность, то можно до бавить к ним еще 9 систем;

при этом в списке стран окажется и Россия.

Приведем основные параметры но вого рекордсмена и систем, вошедших в первую десятку.

Впервые с ноября 2009 года рей- Рис. 11. Объемы и темпы роста/снижения объемов рынков тинг возглавил американский супер- серверов и систем ВПВ в 2007–2011 гг.

компьютер – построенный в 2012 году компанией IBM супервычислитель физико-химических исследований (RIKEN) в городе Sequoia с архитектурой Blue Gene/Q (рис. 9). Он уста- Кобе потребовалось 88 128 восьмиядерных процессо новлен в Ливерморской национальной лаборатории им. ров SPARC64 VIIIfx, содержащих в общей сложности Э. Лоуренса (Lawrence Livermore National Laboratory) 705 024 ядра.

в Калифорнии. По энергоэффективности система занимает всего Система Sequoia построена на базе 16-ядерных лишь 57-е место с показателем 830.18 MFLOPS/W.

процессоров Power BQC 16C (так HPC market segments of HPC systems’ price for товая частота 1.6GHz) собственного айбиэмовского производства. Чтобы обеспечить реальное быстродействие 16.325  PFLOPS, понадобилось в об щей сложности 1 572 864 ядер. Вычис лительная эффективность – отношение реальной и пиковой производительнос CAD/CAM/CAE Observer по данным портала www.IDC ти – составила 81%.

Энергоэффективность “Секвойи” составляет 2069.04 MFLOPS/W, что обеспечило ей 19-е место по этому по казателю среди всех систем, включен ных в Top500, и 3-е место, если рас сматривать только первую десятку.

Лидер двух предыдущих рей тингов, японский “K computer” ком пании Fujitsu, первым в мире преодо левший рубеж в 10 квадриллионов операций с плавающей точкой в секун ду и достигший производительности 10.51 PFLOPS (пиковое значение – 11.28 PFLOPS), оказался на втором месте.

Рис. 12 Структура рынка ВПВ в 2007–2011 гг.

Для строительства этого супер в разрезе стоимости систем ВПВ вычислителя на базе Института CAD/CAM/CAE Observer #5 (73) / центре им. Лейбница (Leibniz Supercomputing Centre) HPC market segments of HPC systems’ price в Гархинге (федеральная земля Бавария, ФРГ).

in На 5-е место опустился лидер 36-го списка – китайский суперкомпьютер Tianhe-1A, установлен ный в Национальном суперкомпьютерном центре (National Supercomputing Center) в гор. Тяньцзинь.

Реальное быстродействие, зафиксированное тестами CAD/CAM/CAE Observer по данным IDC LINPACK, составляет 2.566 PFLOPS, а пиковый (расчетный) показатель – 4.701 PFLOPS.

Напомним, что Tianhe-1A является собственной китайской разработкой Национального университета оборонных технологий (National University of Defense Technology – NUDT). Система относится к гибрид ным, и в ней сочетаются центральные процессоры Intel Xeon X5670 и графические процессоры NVIDIA.

Шестое место теперь занимает лидер 34-го и 35-го списков – суперкомпьютер Jaguar от компа нии Cray, который после апгрейда, выполненного в 2012 году, обеспечивает реальное быстродействие 1.941 PFLOPS (пиковое – 2.628 PFLOPS). Система Рис. 13. Структура рынка ВПВ в 2011 г. установлена в Окриджской национальной лаборато в разрезе стоимости систем ВПВ рии (Oak Ridge National Laboratory), расположен ной в штате Теннеси (США).

Третьим призером стал суперкомпьютер Mira, построенный в 2012 году компанией IBM для Аргон- На седьмом месте оказался суперкомпьютер Fermi с архитектурой IBM BlueGene/Q, построен ской национальной лаборатории (Argonne National ный в 2012 году для CINECA – консорциума, куда Laboratory). Система базируется на архитектуре Blue Gene/Q. Реальное быстродействие – 8.153 PFLOPS, входит порядка 50-ти итальянских университетов.

Быстродействие системы – 1.725  PFLOPS  (пико что обеспечивается 16-ядерными процессорами Power BQC 16C с общим числом ядер 786 432. вое – 2.097 PFLOPS).

На 4-е место в топе поднялся самый мощ- На восьмое место поднялся супервычислитель ный европейский суперкомпьютер SuperMUC с JuQUEEN с архитектурой IBM BlueGene/Q, уста быстродействием 2.897 PFLOPS и вычислитель- новленный в 2012 году в Исследовательском цент ной эффективностью 91%. Система с архитектурой ре Юлих (Forschungszentrum Juelich) в Германии.

Реальное быстродействие системы – 1.38  PFLOPS  IBM iDataplex создана в 2012 году на базе процес соров от Intel и размещена в Суперкомпьютерном (пиковое – 1.678 PFLOPS).

Servers market segments of operating systems Servers market segments of processor command in 2011 systems in CAD/CAM/CAE Observer по данным IDC CAD/CAM/CAE Observer по данным IDC Рис. 14. Структура рынка серверов в 2011 г. Рис. 15. Структура рынка серверов в 2011 г.

в разрезе применяемых операционных систем в разрезе систем команд применяемых процессоров 82 CAD/CAM/CAE Observer #5 (73) / СУПЕРКОМПЬЮТЕРЫ И ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ Французский суперкомпьютер HPC systems vendors’ revenues and HPC market size for “Curie thin nodes” занимает 9-е мес то. Его вычислительная мощь состав ляет 1.359 PFLOPS (пиковое значе ние – 1.667 PFLOPS). Система уста новлена в вычислительном центре Trs Grand Centre de Calcul (TGCC) в местечке Bruyres-le-Chtel близ Парижа (Франция). Супервычис литель построен в 2012 году на базе “лезвий” от французской компании CAD/CAM/CAE Observer по данным IDC Bull, в которых применяется процес сор Intel Xeon E5-2680 8C.

С 4-й позиции на 10-ю переехал супервычислитель Nebulae с быстро действием 1.271 PFLOPS (пиковое – 2.984 PFLOPS), который первым из китайских суперкомпьютеров преодо лел петафлопсовый барьер. Напом ним, что система является гибрид ной и построена на процессорах Intel X5650 и графических процессорах NVIDIA Tesla C2050. Рис. 16. Доходы поставщиков систем ВПВ и объем рынка ВПВ Рекордсменом первой десятки рей- в 2007–2011 гг.

тинга является компания IBM, по строившая пять суперкомпьютеров с общей производительностью 30.49 PFLOPS. переоценку объема рынка до величины 10.076 млрд.

долларов). Таким образом, в 2011 году объем рынка Состояние мирового рынка HPC впервые превысил лучший докризисный показатель и серверного рынка 2007 года.

Теперь перейдем к анализу состояния рынка HPC В соответствии с обновленным прогнозом анали и финансовых показателей его лидеров. Напомним, тиков компании IDC, объем рынка HPC будет рас что источником цифровых данных является ком­ ти в среднем на 6.2% в год и к 2016 году достигнет пания IDC, изучающая рынок HPC как сегмент сер- 14 млрд. долларов (рис. 10).

верного рынка, начиная с 1999 года. На построенных Динамика серверного рынка, сегментом которо го является рынок HPC, показана на рис. 11. Доля автором графиках данные IDC сопоставляются начи HPC-систем составляет без малого пятую часть ная с 2007 года, когда компания усовершенствовала объема серверного рынка: в 2009, 2010 и 2011 го свой аналитический инструментарий, что позволило более точно определять долю HPC-сегмента в общем дах – 19.98%, 19.74% и 19.8% соответственно. Ранее, “пироге” серверного рынка. в 2007 и 2008 гг., эта доля была несколько меньше и Напомним также еще раз, что с эволюцией оценок составляла соответственно 18.28% и 18.34%.

и прогнозов рынка, которые компания IDC сдела ла с помощью старой методики, можно ознакомиться HPC market leaders’ revenues and shares in в наших предыдущих обзорах. При этом приведен ные ниже цифры могут незначительно отличаться от опубликованных в более ранних наших обзорах, поскольку компания IDC постоянно уточняет свои CAD/CAM/CAE Observer по данным IDC прежние данные (хотя и не акцентирует на этом вни мания читателей своих отчетов).

По результатам 2011 года, объем рынка HPC  вырос до 10.301 млрд. долларов (рис. 10), что озна чает увеличение на 8.4% в сравнении с 2010 годом.

В первом послекризисном году объем рынка HPC вырос, в сравнении с предыдущим, 2009 годом, на 10.3% – до 9.504 млрд. долларов. До того, в кри зисном 2009-м, рынок ужался на 11.8% в сравнении с 2008 годом – до 8.614 млрд. В свою очередь, в 2008 году объем рынка уменьшился до 9.771 млрд. – то есть на 3% в сравнении с 2007 годом (в 2007 г.

Рис. 17. Доходы и доли лидеров рынка ВПВ в 2011 г.

компания IDC с помощью новой методики сделала CAD/CAM/CAE Observer #5 (73) / Если сравнивать объем сегмен HPC systems vendors’ revenues and HPC market size for тов рынка HPC в денежном выра жении в 2011 году с докризисными показателями 2007 года, получа ется следующая картина. Бурный рост в размере 62.5% наблюдается в сегменте supercomputers – с 2.7 до 4.4 млрд. долларов (рис. 12). Почти на половину уменьшился объем сег мента workgroup – до 1.2 млрд. (то есть на 48.8%), а сегмент divisional CAD/CAM/CAE Observer по данным IDC похудел почти на четверть – до 1.25 млрд. (на 23.3%). Объем сегмен та departmental чуть-чуть вырос – до уровня 3.5 млрд. долларов (на 2.4%).

Между системами HPC различной стоимости по результатам 2011 года ры ночный “пирог” поделился следующим образом (рис. 13): supercomputers – 42.3%;

departmental – 33.8%;

divi sional – 12.1%;

workgroup – 11.8%.

Операционные системы для серверов Рис. 18. Доходы поставщиков серверов и объем рынка серверов В 2011 году при оснащении сер в 2007–2011 гг.

веров преимущество отдавалось операционной системе Microsoft В 2011 году объем серверного рынка вырос, по Windows – 47.3% или 24.6 млрд. долларов (рис. 14).

сравнению с 2010 годом, на 8.1% – до 52.029 млрд. Далее следуют Unix и Linux – 22.1% (11.5 млрд.

долларов (рис. 11). Это несколько ниже темпов рос- долл.) и 18.6% (9.7 млрд. долл.) соответственно.

та в первый посткризисный 2010 год: тогда объем Любопытно, что на подавляющем большинстве серверного рынка вырос в сравнении с 2009 годом суперкомпьютеров из Top500 инсталлируется ОС на 11.7% – до 48.138 млрд. Напомним, что в период Linux, тогда как Windows управляет работой всего кризиса этот рынок существенно сжался: в 2009 году двух систем.

его объем составил 43.1 млрд. – падение на 19.1% по Системы команд процессоров, применяемые сравнению с 53.3 млрд. в 2008 году или на 21.8% по в серверах сравнению с 55.1 млрд. в 2007 году.

И по годовым, и по квартальным данным мож- В 2011 году доля стоимости серверов на базе про но сделать заключение, что полного восстановления цессоров с системой команд x86 составила примерно показателей рынка серверов еще не произошло: мак- две трети – 66% или 34.1 млрд. долларов (рис. 15).

симальный докризисный объем (15.674 млрд. долла- Серверы на базе процессоров с альтернативными ров) был зафиксирован в IV кв. 2007 года, а макси- системами команд обошлись пользователям, в общей мальный послекризисный объем пока был достигнут Servers market leaders’ revenues and shares в IV кв. 2010 года – 14.959 млрд. долларов (рис. 20).

in Структура рынка HPC и серверного рынка CAD/CAM/CAE Observer по данным IDC Классификация HPC­систем по стоимости Структура рынка HPC анализируется компани ей IDC на базе своей классификации по стоимости HPC-систем (в скобках даны оригинальные назва ния сегментов на английском языке):

• суперкомпьютеры (supercomputers) имеют стои мость свыше 500 тыс. долларов;

• системы для крупных подразделений (divisional) – от 250 до 500 тыс. долларов;

• системы для отделов (departmental) – от 100 до 250 тыс. долларов;

• системы для рабочих групп (workgroup) – до Рис. 19. Доходы лидеров рынка серверов 100 тыс. долларов. и их рыночные доли в 2011 г.

84 CAD/CAM/CAE Observer #5 (73) / СУПЕРКОМПЬЮТЕРЫ И ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ сложности, в сумму 17.9 млрд. долла- Servers vendors’ quarterly revenue and server markets quarterly size ров (34% объема рынка). for Ожидается, что положение дел в ближайшие год-два может поменять ся, поскольку уже началось тестиро вание серверов на базе ARM-процес соров (пока с 32-битной адресацией);

экспериментальные образцы созданы компаниями HP и Dell.

Напомним, что ARM лидирует на рынке процессоров для мобильных и CAD/CAM/CAE Observer по данным IDC встроенных систем, где счет постав ляемых процессоров идет на милли арды. Благодаря своим показателям энергоэффективности, ARM-про цессоры привлекли внимание и сер верных вендоров. Однако в период ожидания 64-битного процессора от ARM пока идет только накопление, как теперь стало модно выражаться, “экспертизы” (то бишь, старого доб рого опыта), поскольку переписывать 64-битное программное обеспечение на 32 бита, а затем обратно – как-то Рис. 20. Квартальные доходы поставщиков серверов не с руки.

и квартальные объемы рынка серверов в 2007–2012 гг.

Основные финансовые В Top500 системы от IBM являются безраздель показатели лидеров рынка HPC ными лидерами – как по суммарной производитель Как мы уже не раз отмечали, высокая позиция ности, так и по количеству.

в рейтинге Top500 (и даже нахождение в первой де В 2011 году компания HP  закончила со вто сяткe) является свидетельством технологического ли дерства компании-компьютеростроителя, однако со- рым результатом – 3.307 млрд. долларов или 32.1% вершенно не гарантирует соответствующее место при от всего объема мировых поставок HPC-систем. До ранжировке по суммарной выручке от реализации этого, в 2010-м, она была на 1-м месте с доходом 3.041 млрд. (32% объема рынка HPC). В 2009 году эти HPC-систем.

В соответствии с финансовым рей тингом, безраздельными фаворитами HP, IBM, Dell, Oracle (Sun) annual revenues for рынка HPC (рис. 16, 17), как сегмен та серверного рынка (рис. 18, 19), в течение всего периода наших наблю дений являются две компании, кото рые в результате острой конкуренции постоянно меняются желтой майкой лидера:

В 2011 году на 1-е место вышла компания IBM. Её доход от HPC составил 3.358 млрд. долларов или 32.6% от всего объема рынка HPC.

В 2010 году IBM находилась на вто рой позиции с доходом 2.851 млрд.

CAD/CAM/CAE Observer (30% объема рынка HPC). До этого, в 2009 году, IBM была лидером это го рынка с показателем 2.532 млрд.

(29.4%);

в 2008 году заработанные 2.59 млрд. (26.5%) позволили IBM занять только второе место, а в 2007 году компании IBM и HP шли “ноздря в ноздрю” – по 3.315 млрд. Рис. 21. Годовой доход компаний HP, IBM, Dell и Sun (Oracle) в 2007–2011 гг.

долларов (32.9%).

CAD/CAM/CAE Observer #5 (73) / показатели были 2.473 млрд. (28.7%), Servers vendors’ quarterly revenue and server markets quarterly size в 2008 году – 3.563 млрд. (36.5%), а в for 2007-м – 3.315 млрд. (32.9%).

Следует отметить, что HPC-до ходы IBM и HP в 2011 году соста вили всего 3.1% и 2.7% их совокуп ного годового дохода, который вы ражался суммами 107 и 125 млрд.

долларов соответственно (рис. 21). В 2010 году эти показатели были 2.9% и 2.4% от 99.9 и 127.2 млрд. долларов соответственно.

С данными за 2010 год осталь ных лидеров рынка HPC можно оз накомиться в нашем прошлогоднем обзоре. Это связано с тем, что дан CAD/CAM/CAE Observer ные аналитической компании IDC за 2011 год ограничиваются только дву мя лидирующими компаниями. На помним, что в 2010 году следующие за IBM и HP ступеньки заняли Dell, Cray, SGI, Oracle (рис. 16).

На серверном рынке лидерами являются пять компаний: IBM, HP, Рис. 22. Квартальные доходы компаний HP, IBM, Dell Dell, Oracle и Fujitsu (рис. 18, 19).

и Sun (Oracle) в 2007–2012 гг.

Доля дохода от реализации серверов в совокупном доходе 2011 года у этих компаний значительно выше, чем доходы от HPC-сис- работает 74 высококлассных специалиста. В прошлом тем – 15.4%, 12.2%, 12.4%, 8.9% и 4.4% от 107, 125, году Intel купила компанию Fulcrum Systems, специа 62.1, 36.7 и 50.3 млрд. долларов соответственно. лизирующуюся на сетевых соединениях, а в январе У компании Oracle годовые и квартальные по- этого года – компанию Qlogic, разработчика решений казатели (рис. 21, 22) продолжают постоянно рас- для коммуникационного стандарта InfiniBand. Все ти, в то время как доходы от реализации серверов эти шаги способствуют продвижению по пути созда и HPC-систем убывают. Это объясняется выбранной ния экзафлопсного суперкомпьютера.

стратегией, которая делает ставку в основном на по AMD тоже является поставщиком процессоров ставки программного обеспечения;

при этом хардвер ные решения хоть и дополняют софтверные, но всё- с системой команд x86 и делит оставшуюся от компа таки играют вспомогательную роль. нии Intel долю в Top500 с компанией IBM.

На рис. 24 приведено распределение доходов ком Основные финансовые показатели пании между подразделениями Computing Solutions и Graphics.

поставщиков суперкомпьютерных процессоров Intel, AMD, NVIDIA, IBM microelectronics and ARM quarterly На рис. 2325 представлены revenue for квартальные и годовые доходы для следующих пяти компаний:

Intel является поставщиком процессоров с системой команд x86, на базе которых построено подавляю щее большинство суперкомпьютеров, CAD/CAM/CAE Observer включенных в Top500.

На рис. 24 приведено распределение доходов компании между подразделе ниями Data Center Group, PC Client Group и Other Intel Architecture Group.

Следует отметить недавнее приоб ретение компанией Intel за 140 млн.

долларов у компании Cray груп Рис. 23. Квартальные доходы Intel, AMD, NVIDIA, IBM пы разработки аппаратных средств (только в сфере микроэлектроники) и ARM в 2007–2012 гг.

внутренних соединений, в которой 86 CAD/CAM/CAE Observer #5 (73) / СУПЕРКОМПЬЮТЕРЫ И ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ На рис. 23, 24 приведены Structure of Intel and AMD annual revenue;

NVIDIA and ARM данные для подразделения as well as IBM microelectronics annual revenue for Microelectronics OEM. Мик ропроцессорный бизнес обес печивает компании всего лишь порядка 2% годового дохода.

Тем не менее, подразделение Microelectronics OEM обеспе чило независимое от конку рентов производство собствен ных 16-ядерных процессоров, CAD/CAM/CAE Observer на базе которых построены супервычислители с экстре мальными характеристика ми, отмеченные в 39-м списке Top500.

NVIDIA, по результатам новейшего рейтинга Top500, может похвастаться примене нием её графических акселе раторов при строительстве 52-х суперкомпьютеров.

ARM  Holding уже в Рис. 24. Структура годового дохода компаний Intel и AMD, ближайшем будущем станет а также величина годового дохода NVIDIA, ARM и IBM лицензиаром архитектуры (только в сфере микроэлектроники) в 2007–2011 гг. процессоров для HPC-систем.

Ощутимая разница фи Отделенная в 2008 году от AMD компания нансовых показателей первых четырех компаний не GlobalFoundries, занимающаяся исключительно про- мешает им уживаться на достаточно тесном супер изводством процессоров, совсем недавно стала полно- компьютерном рынке и выигрывать контракты на по стью независимой. ставку своих процессоров для самых разных заказ чиков с различными источниками финансирования.

IBM является поставщиком RISC-процессоров У каждой компании есть свои козыри: Intel выде с системой команд POWER. ляется универсальностью, широтой охвата и запасом прочности, AMD может предложить Intel, AMD, NVIDIA, IBM and ARM annual revenue for 20072011 конкурентоспособную продукцию по более демократичным ценам, IBM – прорывные инновации и RISC-ар хитектуру, NVIDIA – графические процессоры для набирающих попу лярность гибридных систем.

В заключение напомним читате лям, что вторая часть обзора будет посвящена июньскому и ноябрьскому спискам суперкомпьютерного рей тинга Top500;

планируется, что она появится в #8/2012.

(Продолжение следует) CAD/CAM/CAE Observer Об авторе:

Павлов Сергей Иванович – Dr. Phys., редактор аналитическо го PLM-журнала CAD/CAM/CAE Observer (sergey@cadcamcae.lv), научный сотрудник Лаборатории математического моделирования окружающей среды и технологи ческих процессов Латвийского уни Рис. 25. Годовой доход компаний Intel, AMD, NVIDIA, IBM верситета (Sergejs.Pavlovs@lu.lv) и ARM в 2007–2011 гг.

CAD/CAM/CAE Observer #5 (73) / СУПЕРКОМПЬЮТЕРЫ И ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ Системы высокопроизводительных вычислений в 2011–2012 годах:

обзор достижений и анализ рынка Часть II (Продолжение. Начало в #5/2012) Сергей Павлов, Dr. Phys.

Во второй части обзора мы обратимся к дан- “Titan” from Cray – champion of world's ным из опубликованного в ноябре 2012 года supercomputers Top500 list in November юбилейного, 40-го, списка суперкомпьютерного рейтинга Top500 (www.top500.org). Напомним, что история этого долгоиграющего мероприятия началась 20 лет назад, когда в июне 1993 года вышел в свет 1-й список самых мощных супер Источник: Oak Ridge National Laboratory компьютеров в мире. Теперь у нас есть воз можность с завидной регулярностью, с полу годовой периодичностью, получать информа цию о достижениях в сфере High-Performance Computing (HPC), отслеживая, таким образом, тенденции развития инструментов для высоко производительных вычислений (ВПВ).

Если воспользоваться единицей изменения быстродействия супервычислителей, принятой в рейтинге Top500 (в качестве таковой сейчас служит 1 GFLOPS = 10 9 FLOPS), то нетруд но подсчитать, что за 20 лет суммарная про- Рис. 1. “Titan” от компании Cray возглавил супер изводительность пятиста систем, включаемых компьютерный рейтинг Top500 в ноябре 2012 г.

в рейтинг, возросла с 1 123 GFLOPS в 1-м списке до 161 973 487 GFLOPS в 40-м (табл. 1).

Лидеры юбилейного рейтинга Top То есть, рост превысил пять порядков – почти 150 000 раз. Впрочем, теперь более привычны- Возглавил юбилейный рейтинг амери канский суперкомпьютер Titan (рис. 1) от ми стали подсчеты в петафлопсах (1 PFLOPS = =1015 FLOPS). В этих единицах измерения сум- компании Cray, реальное быстродействие ко торого достигает 17.59 PFLOPS, а пиковое – марные достижения юбилейного списка записы ваются более компактно – 162 PFLOPS. 27.113 PFLOPS. Вычислительная эффектив Примечательно, что если лидеру 1-го спис- ность (отношение реальной производитель ка в 1993 года было еще далеко даже до те- ности к пиковой) у рекордсмена составляет рафлопсового уровня реальной производи- 64.9%.

тельности (он выдавал на-горa всего лишь Система Titan является гибридной: она 59.7 GFLOPS), то 20 лет спустя уже 23 супер- по строена на базе новейшей архитектуры компьютера из пятисот преодолели петафлоп- Cray XK7 с применением 16-ядерных процес совый барьер. Эти системы инсталлированы в соров Opteron 6274 (тактовая частота 2.2 GHz) семи странах: США (10 систем), Японии (4), от компании AMD и ускорителей K20x компа Великобритании (2), Германии (2), Китае (2), нии NVIDIA. Общее число вычислительных Франции (2), Италии (1). За прошедшие с ядер – 560 640, в том числе 261 632 ядра гра июня 2012 года полгода прирост числа пета- фических процессоров.

флопсников наблюдается только в США – Система установлена в Окриджской нацио плюс 3 системы. нальной лаборатории (Oak Ridge National Если же опираться на показатель пиковой Laboratory), расположенной в штате Теннеси производительности, то к супервычислите- (США).

лям петафлопсного класса можно отнести еще Следует отметить, что на месте инсталляции 9 систем. Они распределяются так: Китай (3), (и, соответственно, в “горячей десятке”) Titan США (2), Германия (1), Австралия (1), Рос- заменил лидера 34-го и 35-го списков, опустив сия (1) и Саудовская Аравия (1). шегося в 39-м списке на 6-ю позицию, – супер Теперь приведем основные параметры ново- компьютер Jaguar. Он был построен на базе гиб го рекордсмена и девяти систем, образующих ридной архитектуры Cray XK6, в которой соче “горячую десятку” юбилейного списка. тались процессоры AMD Opteron 6274 16С и 8 CAD/CAM/CAE Observer #8 (76) / СУПЕРКОМПЬЮТЕРЫ И ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ графические ускорители NVIDIA 2090;

реаль- Безраздельный лидер обоих списков 2011 года, японский “K computer” компании ное быстродействие 1.941 PFLOPS (пиковое – 2.628 PFLOPS) создавалось в общей сложности Fujitsu, построенный на базе Института фи 298 592-мя ядрами. зико-химических исследований (RIKEN) в го Энергоэффективность рекордсмена состав- роде Кобе, в юбилейном списке съехал еще на ляет 2 142.77 MFLOPS/W, что обеспечивает одну ступеньку вниз и занимает теперь только ему не только лидерство по этому показателю 3-е место.

в первой десятке, но и 3-е место среди всех Напомним, что “K computer” первым в мире систем, включенных в Top500. При этом Titan преодолел рубеж в 10 квадриллионов опера не слишком уступает лучшей по этому пока- ций с плавающей точкой в секунду и достиг реальной производительности 10.51 PFLOPS, зателю системе Beacon (2449.57 MFLOPS/W), которая занимает 253-е место по реальному которая оказалась весьма близка к пиковому быстродействию (0.111 PFLOPS). значению (11.28 PFLOPS), что свидетельст Кстати сказать, система Beacon также явля- вует о крайне высокой вычислительной эф ется гибридной – в ней сочетаются 8-ядерные фективности – 93.2%. По этому показателю процессоры Xeon E5-2670 с тактовой частотой “K computer” занимает 3-е место в Top500 и 2.6 GHz и ускорители Intel Xeon Phi 5110P. 1-е место в его первой десятке.

(Новый бренд Intel Xeon Phi сменил Knights При этом по энергоэффективности система Corner – это рабочее название использовалось с показателем 830.18 MFLOPS/W может пре в процессе создания прототипа сопроцессора на тендовать лишь на 80-е место;

впрочем, и в базе архитектуры MIC (Many Integrated Cores) предыдущем списке её место тоже не было вы с рекордной производительностью 1 TFLOPS). соким (57-е).

Может быть, и не стоило бы столь подробно об- Напомним, что практически сразу после суждать прелести компьютера Beacon, если бы запуска “K computer”, в котором объеди его не построила компания Appro International, не но 88 128 восьмиядерных процессоров которую купила компания Cray. Об этой сдел- SPARC64 VIIIfx (всего 705 024 ядра), было ке, сумма которой составила 25 млн. долларов, объявлено о предложении компанией Fujitsu было объявлено 9 ноября 2012 года – всего за масш табируемого суперкомпьютера PRIMEHPC три дня до представления 40-го списка на кон- FX10 с пиковой производительностью от ференции SC’12 в Солт-Лейк-Сити (штат Юта, 90.8 TFLOPS до 23.2 PFLOPS. Увеличение США). Ну а последствия проявятся уже в сле- быстродействия достигается за счет применения дующем списке Top500. новых 16-ядерных процессоров SPARC64 IXfx.

Несмотря на планы Fujitsu поставить за три После полугодового лидерства на вто- года (один уже прошел) порядка 50-ти таких рую ступеньку опустился супервычислитель систем, в нынешнем списке Top500 их появи Sequoia от компании IBM. При этом крэйев- лось только три, причем лишь одна из них ский “Титан” превзошел “Секвойю” как по обладает петафлопсной производительностью реальной (16.325 PFLOPS), так и по пиковой (1.043 PFLOPS, вычислительная эффектив (20.133 PFLOPS) производительности. В не- ность – 91.9%) и занимает достаточно высокое котором смысле повторилась старая история, 21-е место. Надо отметить, энергоэффектив когда айбиэмовскую “Калифорнийскую бегаю- ность системы на новом процессоре возрос щую кукушку”, преодолевшую петафлопсный ла незначительно – до 886.3 MFLOPS/W, что барьер, уже через полгода настиг крэйевский обеспечило ей только 52-е место по этому по “Ягуар”. казателю.

Напомним, что система Sequoia с архитекту- Таким образом, компании Fujitsu не уда рой Blue Gene/Q построена на базе 16-ядерных лось реально поспорить за первенство на рубе процессоров собственного производства IBM – же пиковой производительности в 20 PFLOPS Power BQC с тактовой частотой 1.60 GHz. Об- с обошедшими её конкурентами.

щее число ядер составляет 1 572 864. Вычис лительная эффективность – 81.1%, что выше, С третьего на четвертое место перемес тился суперкомпьютер Mira компании IBM, чем у нынешнего лидера. Sequoia “пустила корни” в Ливерморской национальной лабора- построенный для Аргонской национальной тории им. Э. Лоуренса (Lawrence Livermore лаборатории (Argonne National Laboratory).

National Laboratory) в Калифорнии. Эта система по существу является уменьшен Энергоэффективность 2069.04 MFLOPS/W ным “клоном” Sequoia: базируется на той ар обеспечила системe Sequoia 27-е место по хитектуре, тех же процессорах, обладает в этому показателю среди всех супервычислите- точности той же вычислительной и энергоэф лей, включенных в 40-й список Top500, и 4-е фективностью, что и серебряный призер. От место в первой десятке. В предыдущем спис- личается лишь общее число ядер – 786 432 и, ке места были повыше – 19-е и 3-е соответст- соответственно, реальное быстродействие – 8.153 PFLOPS.

венно.

CAD/CAM/CAE Observer #8 (76) / Табл. 1. Количество и суммарная производительность систем по различным направлениям в 1-м и 40-м списках рейтинга Top 1-й список 40-й список 1-й список 40-й список Системы Суммарная производительность Отрасли и классы решаемых задач Доля Доля Доля Доля Кол-во Кол-во GFLOPS GFLOPS (%) (%) (%) (%) Исследования (без уточнения специфики) 137 27.4% 88 17.6% 251 22.3% 41 933 230 25.9% Метеорология и климатические исследования 26 5.2% 12 2.4% 86 7.6% 3 953 164 2.4% Оборона 12 2.4% 11 2.2% 12 1.1% 2 984 290 1.8% Энергетика 22 4.4% 12 2.4% 74 6.6% 2 888 930 1.8% Аэрокосмическая отрасль 43 8.6% 5 1.0% 86 7.6% 1 763 317 1.1% Геофизика 30 6.0% 14 2.8% 44 3.9% 1 225 886 0.8% Исследования окружающей среды 1 0.2% 3 0.6% 5 0.4% 731 050 0.5% Финансы 1 0.2% 5 1.0% 1 0.1% 492 494 0.3% Автомобильная промышленность 27 5.4% 2 0.4% 34 3.0% 177 240 0.1% Услуги по обработке информации 1 0.2% 1 0.2% 1 0.1% 91 290 0.1% Телекоммуникации 1 0.2% 1 0.2% 0 0.0% 87 365 0.1% 15 3.0% 1 330 897 0.8% Web-сервисы Сравнительное тестирование 6 1.2% 1 000 354 0.6% Полупроводниковая промышленность 1 0.2% 379 306 0.2% Информационные услуги 2 0.4% 192 696 0.1% Разработка программного обеспечения 1 0.2% 172 691 0.1% ИТ-сервисы 2 0.4% 157 108 0.1% Интернет-провайдеры 1 0.2% 97 959 0.1% Науки о жизни 1 0.2% 97 071 0.1% Сфера развлечений 1 0.2% 94 314 0.1% Облачные сервисы 1 0.2% 89 940 0.1% Услуги (без уточнения специфики) 1 0.2% 89 369 0.1% Электроника 16 3.2% 17 1.5% Химия 9 1.8% 9 0.8% Тяжелая промышленность 9 1.8% 9 0.8% Строительство 3 0.6% 5 0.4% Биохимия 1 0.2% 3 0.3% Базы данных 1 0.2% 3 0.3% Консалтинг 1 0.2% 2 0.2% Фармация 2 0.4% 1 0.1% Сфера применения неизвестна 157 31.4% 314 62.8% 485 43.0% 101 943 525 62.9% Итого: 500 100.0% 500 100.0% 1 128 100.0% 161 973 486 100.0% CAD/CAM/CAE Observer #8 (76) / CAD/CAM/CAE Observer по данным портала www.top500.org СУПЕРКОМПЬЮТЕРЫ И ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ С восьмого на пятое место поднялся су- для Техасского центра передовых технологий JuQUEEN, первычислитель собранный в (Texas Advanced Computing Center) гибрид ный суперкомпьютер Stampede с архитекту 2012 году в Исследовательском центре Юлих (Forschungszentrum Juelich) в Германии. Реаль- рой PowerEdge C8220. Он базируется на вось ное быстродействие системы в результате про- миядерных процессорах Intel Xeon E5-2680 c веденного за полгода апгрейда увеличилось до тактовой частотой 2.7 GHz и сопроцессорах 4.141 PFLOPS, а пиковая производительность – Intel Xeon Phi. Быстродействие первой оче реди системы пока достигло 2.66 PFLOPS и до 5.033 PFLOPS. Таким образом, JuQUEEN стал самым мощным европейским суперкомпью- пиковой производительности 3.956 PFLOPS тером в юбилейном списке, отобрав этот титул у (вычислительная эффективность – 54.6%).

SuperMUC, находящегося теперь на 6-м месте. Общее число ядер составляет 204 900, их них Поскольку JuQUEEN имеет ту же архитектуру и 112 500 – сопроцессорные. Предполагается, построен на тех же процессорах, что и Sequoia, что в дальнейшем быстродействие системы до скорее всего, его тоже можно считать уменьшен- стигнет 10 PFLOPS.

ным “клоном” с числом ядер 393 216. Незна чительные отличия вычислительной (82.3%) и С пятого на восьмое место сполз китай ский суперкомпьютер Tianhe-1A, некогда воз энергоэффективности (2102.12 MFLOPS/W), по всей видимости, объясняются отличиями в “ге- главлявший 36-й список. Этот агрегат являет нах”, ответственных за географическое местопо- ся собственной китайской разработкой Нацио ложение суперкомпьютера. J нального университета оборонных технологий (National University of Defense Technology – С четвертого на шестое место в топе NUDT). Система инсталлирована в Нацио опустился еще один европейский суперкомпью- нальном суперкомпьютерном центре (National тер – SuperMUC, инсталлированный в Супер- Supercomputing Center) в гор. Тяньцзинь.


компьютерном центре им. Лейбница (Leibniz Супервычислитель является гибридным, Supercomputing Centre) в Гархинге (федераль- в нём сочетаются шестиядерные процессоры ная земля Бавария, ФРГ). Система, созданная Intel Xeon X5670 и графические процессоры компанией IBM, имеет архитектуру iDataPlex NVIDIA 2050. Реальное быстродействие до стигает 2.566 PFLOPS, а пиковая производи DX360M4 на базе восьмиядерных процессо ров Intel Xeon E5-2680 c тактовой частотой тельность – 4.701 PFLOPS (вычислительная 2.7 GHz. Общее число ядер – 147 456, реаль- эффективность – 54.6%). Общее число ядер ное быстродействие – 2.897 PFLOPS, пиковая составляет 204 900, в том числе 112 500 ядер производительность – 3.185 PFLOPS, вычис- графических процессоров.

лительная эффективность – 91%.

С седьмого места на девятое спустил ся суперкомпьютер Fermi, построенный ком Седьмое место в юбилейном рейтинге за нял построенный в 2012 году компанией Dell панией IBM в 2012 году для консорциума Implementation segments of supercomputers: Implementation segments of supercomputers:

amount of systems, listed in Top500 total performance of systems, listed in Top (1993 and 20102012, 1st and 36th40th lists) CAD/CAM/CAE Observer по данным портала www.top500.org (20102012, 36th40th lists) Рис. 2. Области применения суперкомпьютеров: Рис. 3. Области применения суперкомпьютеров:

количество систем, включенных в Top500 суммарная производительность систем, включенных (1993 и 2010–2012 гг., списки 1 и 3640) в Top500 (2010–2012 гг., списки 3640) CAD/CAM/CAE Observer #8 (76) / CAD/CAM/CAE Observer по данным портала www.top500.org Shares of total performance, which correspond to implementation segments of supercomputers, listed in Top500: 1993, 1st list (left) and 2012, 40th list (right) Рис. 4. Распределение суммарной производительности по областям применения суперкомпьютеров в 1993 г. (список 1) и в 2012 г. (список 40) CINECA, куда входит порядка 50-ти италь- образование работает совокупная вычисли янских университетов. Реальное быстродейст- тельная мощь 29.7 PFLOPS, а на промышлен вие системы составляет 1.725 PFLOPS, пи- ность – 28.5 PFLOPS (рис. 3). Таким образом, ковое – 2.097 PFLOPS, вычислительная эф- за год произошел значительный прирост сум фективность – 82.3%, энергоэффективность – марной производительности: в 38-м списке со 2099.45 MFLOPS/W. По всей видимости, это ответствующие показатели были гораздо более еще один европейский “саженец Секвойи” с скромными: 39.1, 11.9 и 20.0 PFLOPS. Следу числом ядер 163 840. ет также отметить, что в 39-м и 40-м списках сфера образования обошла промышленность Замыкает “горячую” десятку экспери- по этому важному параметру. При этом сфе ментальный суперкомпьютер DARPA Trial ра исследований в списках 2012 года обгоняет Subset, построенный компанией IBM на базе образование и промышленность в 33.4 раза.

архитектуры Power 775. Используются восьми- Это свидетельствует, что опережающими тем ядерные процессоры айбиэмовского производст- пами развивается сектор, обеспечивающий ва POWER7 с тактовой частотой 3.836 GHz, перспективное развитие всех отраслей, где бу общее число ядер в системе – 63 360. Достиг- дут востребованы суперкомпьютеры.

нутое реальное быстродействие системы – В группу “другие” на рис. 24 объединены 1.515 PFLOPS, пиковое – 1.944 PFLOPS, вы- области применения, которые не столь вели числительная эффективность – 77.9%, энерго- ки – как по числу инсталляций, так и по сум эффективность – 423.7 MFLOPS/W. марной производительности. Туда попадают В 2012 году в обоих списках рейтинга ре кордсменом первой десятки является компания Implementation segments of supercomputers, IBM: в 39-м и в юбилейном списках в первую listed in Russian Top CAD/CAM/CAE Observer по данным портала www.supercomputers.ru (20102012, 13th17th lists) десятку входят соответственно пять и шесть айбиэмовских суперкомпьютеров с общей про изводительностью 30.49 и 34.766 PFLOPS.

Области применения систем ВПВ Наибольшее количество суперкомпьюте ров из Top500 работает в промышленности (industry): в юбилейном 40-м списке таких 247. Для научных исследований (research) применяются 123 системы, а в образовании (academic) – 98 (рис. 2). По сравнению с 38-м списком, в сфере научных исследований ради кальных изменений не произошло – год назад там были задействованы 122 системы. Значи тельные изменения произошли в промышлен ности, где число систем за год уменьшилось с 288-ми до 247-ми. В сфере образования, на оборот, их число выросло с 75-ти до 98-ми. Рис. 5. Области применения суперкомпьютеров, По суммарной производительности впереди включенных в российский Топ идут системы для науки – 96.0 PFLOPS. На (2010–2012 гг., списки 1317) 12 CAD/CAM/CAE Observer #8 (76) / СУПЕРКОМПЬЮТЕРЫ И ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ Amount of supercomputers, listed in Top500 Total performance of supercomputers, (1993 and 20102012, 1st and 36th40th lists), listed in Top500 (20102012, 36th40th lists), in developed and emerging regions in developed and emerging regions CAD/CAM/CAE Observer по данным портала www.top500.org Рис. 6. Количество суперкомпьютеров из Top500 Рис. 7. Суммарная производительность суперком в развитых и развивающихся регионах мира пьютеров из Top500 в развитых и развивающихся (1993 и 2010–2012 гг., списки 1 и 3640) регионах мира (2010–2012 гг., списки 3640) суперкомпьютеры, являющиеся объектом экс- было задействовано соответственно 41.6%, периментов, которые проводятся их разработ- 23.3% и 18.7% суммарной производительности чиками (vendor);

системы, применяемые для систем из списка Top500 (рис. 4, слева), а в решения задач распознавания и классифика- ноябре 2012 года соответствующие показате ции (classified), а также для задач государст- ли были следующими: 59.3%, 18.4% и 17.6% венного управления (government). (рис. 4, справа).

Данные, приведенные на рис. 2 и рис. 4 для Более подробную информацию о сферах мого первого и для юбилейного 40-го списков сa применения суперкомпьютеров можно полу Top500, позволяют сравнить число суперком- чить с помощью табл. 1, сопоставив перечень пьютеров, а также их суммарную производи- направлений науки, техники и технологий, тельность для сфер исследований, образования а также классы задач, для решения кото и промышленности 20 лет назад и в настоящее рых применялись суперкомпьютеры в 1993 и время. В июне 1993 года для нужд научных 2012 годах (напомним, что в данных рейтинга исследований, образования и промышленности Top500 для довольно значительного количества Shares of amount (left) and total performance (right) of supercomputers, listed in Top CAD/CAM/CAE Observer по данным портала www.top500.org (20082012, 31th40th list), in developed and emerging regions Рис. 8. Динамика изменения региональной доли от общего количества (слева) и суммарного быстродействия (справа) суперкомпьютеров за период 2008–2012 гг. (Top500, списки 3140) CAD/CAM/CAE Observer #8 (76) / суперкомпьютеров конкретная сфера примене- Top500) отображают диаграммы на рис. 67.

ния не указывается – not specified). В верхней Тенденции, иллюстрирующие развитие за по части таблицы уже 20 лет продолжают оста- следние пять лет регионов, построивших супер ваться “исследования” (без уточнения предмет- вычислители петафлопсного класса, а также ной области), а также “метеорология и клима- имеющие амбиции достижения экзафлопс ного тические исследования” (кстати сказать, ка- рубежа, можно проследить на рис. 8. Кроме чество прогнозов погоды за эти годы заметно того, на рис. 910 сопоставляются достижения повысилось). регионов, зафиксированные в самом первом и Согласно данным российского рейтин- в юбилейном списках Top500.

га Топ50 (рис. 5), в сентябре 2012 г. в сфе США ре научных исследований было задействовано шесть систем, сегмент работающих на про- По данным на ноябрь 2012 года, в США мышленность суперкомпьютеров состоял из инс таллировано 250 суперкомпьютеров уровня четырех систем, а в области финансов и стра- Top500 – ровно половина от всех, которые на хования трудились три системы. Почти поло- брали проходной балл в этот рейтинг. За пе риод вина супервычислителей (24) занята в сфере составления наших обзоров (2005–2012 гг.) российского высшего образования. За период доля США неизменно превышала половину.

с сентября 2011 года радикальных изменений В 1-й список, составленный в июне 1993 года, не произошло – тогда цифры были такими: 7, попало 232 американских суперкомпьютера 4, 3 и 27 систем. (46.4%).

В ноябре 2012 года суммарная произво Региональный срез рейтинга Top500 дительность упомянутых 250-ти систем до Наша региональная “табель о рангах” поз- стигла 89.0 PFLOPS. За год это показатель воляет препарировать состояние дел в США, вырос в 2.8 раза – с 31.7 PFLOPS. Такой Японии, Евросоюзе, Китае и России. Данные скачок стал возможен благодаря запуску в за два последних года (списки 3640 рейтинга эксплуатацию запланированных рекордных CAD/CAM/CAE Observer по данным портала www.top500.org Shares of amount of installed in developed and emerging regions supercomputers, listed in Top500 – 1993, 1st list (left), 2012, 40th list (right) Рис. 9. Региональное распределение суперкомпьютеров в 1993 г. (список 1) и в 2012 г. (список 40) Shares of total performance of installed in developed and emerging regions supercomputers, CAD/CAM/CAE Observer по данным портала www.top500.org listed in Top500 – 1993, 1st list (left), 2012, 40th list (right) Рис. 10. Региональное распределение суммарной производительности суперкомпьютеров в 1993 г.


(список 1) и в 2012 г. (список 40) 14 CAD/CAM/CAE Observer #8 (76) / СУПЕРКОМПЬЮТЕРЫ И ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ супервычислителей. Доля США в общей про- 38-м списке и 14.4% (72 системы) – в юбилей изводительности Top500 снова превысила поло- ном 40-м.

вину (54.9%), как это и было до 36-го списка Суммарная производительность топовых включительно. В 1-м списке суммарная мощь китайских систем (она соответствует 4-й по американских суперкомпьютеров составляла зиции в 40-м списке) за год выросла всего в 62.1%. 1.18 раза: с 10.5 PFLOPS в 38-м списке до 12.4 PFLOPS в 40-м списке. При этом доля Евросоюз КНР с двухзначной (14.2%) снова стала одно Число систем из стран ЕС в 40-м списке значной – 7.6% от общего значения для Top500.

Top500 составило 90 (18%). Год назад доля Впервые китайский суперкомпьютер был ЕС была 18.6% (93 системы). В 1-м списке на включен в 5-й список рейтинга Top500 в июне долю ЕС приходилось 25.4% или 127 систем. 1995 года.

Суммарная производительность 90 систем Россия достигла величины 29.6 PFLOPS (18.3% от общего значения для Top500) и позволила ЕС, Россия в юбилейном 40-м списке Top500 пред как и полгода назад, занять по этому пока- ставлена восемью системами (1.6% от общего зателю 2-е место (которое в июне 2011 года числа в Top500) с суммарной производитель ЕС уступил Японии, когда Top500 возглавил ностью 1.991 PFLOPS (1.2% от общего значе “K computer”). Годовой рост суммарной про- ния).

изводительности в ЕС составил 2.4 раза – в Принимая во внимание данные российско ноябре 2011 года этот показатель был ра- го Топ50, можно подсчитать, что в ноябре вен 12.4 PFLOPS (16.7% от общего значения 2012 года суммарная мощь российских супер для Top500). В 1-м списке суммарная мощь компьютеров из Top500 составила 77.5% от европейских суперкомпьютеров составляла суммарной производительности всех систем, 14.3%. включенных в сентябре 2012 года в 17-й спи Три первых места в ЕС стабильно занимают сок Топ50 (рис. 11). Напомним, что год на Германия (10.2 PFLOPS, 19 систем), Великоб- зад Российская Федерация была представлена ритания (7.3 PFLOPS, 24 системы) и Франция в 38-м списке пятью системами (1% от обще (6.4 PFLOPS, 21 система). На долю этих трех го числа) с суммарной производительностью стран приходится 71.1% суперкомпьютеров из 1.043 PFLOPS (3.3% от общей), что состав Top500 на территории ЕС и 80.6% их суммар- ляет 54.9% от суммарной производительности ной производительности. всех систем, включенных в сентябре 2011 года Отметим, что в юбилейный список Top500 по- в 15-й список Топ50.

пали супервычислители только 12-ти стран ЕС По состоянию на ноябрь 2012 года, россий ский лидер ВПВ, суперкомпьютер “Ломоносов” из 27-ми.

Япония Total performance of supercomputers, listed В ноябре 2012 года по величине сум CAD/CAM/CAE Observer по данным портала www.supercomputers.ru in Russian Top50 (20092012,11th17th lists) марной производительности Япония опус тилась на третью позицию – 19.5 PFLOPS (12.0% от общей). Год назад, благодаря тогдашнему рекордсмену “K computer”, она находилась на 2-й позиции (как оказа лось, временно отвоеванной у Евро союза) с показателем 14.2 PFLOPS (19.2% от об щей). Отметим, что 20 лет назад, в июне 1993 года, суммарная мощь японских су первычислителей из 1-го списка (18.8%) была выше, чем у европейских.

Число инсталлированных в Стране Восходящего Солнца систем за год увели чилось с 30-ти до 32-х (с 6% до 6.4%), а суммарная производительность возросла всего в 1.37 раза, что значительно мень ше годового темпа роста всего Top500 в це лом – 2.19 раза. Число систем, заявленных в 1-й список рейтинга, было 114 (22.7%).

Рис. 11. Динамика роста суммарной производительности суперкомпьютеров, Китай включенных в российский Топ50, За прошедший год доля Китая практи- за период 2009–2012 гг. (списки 1117) чески не изменилась: 14.8% (74 системы) в CAD/CAM/CAE Observer #8 (76) / с реальным быстродействием 901.9 TFLOPS участники региональных рынков HPC-сис занимает 26-е место в мире и в 19.5 раза усту- тем – Appro, Dawning, National Research Center пает по производительности лидеру – крэйев- of Parallel Computer Engineering & Technology скому суперкомпьютеру Titan. (NRCPCET), “Т-Платформы”.

Успехом можно считать достаточно вы- По количеству установленных суперком сокое 30-е место по энергоэффективности пьютеров лидером трех последних списков (1687.02 MFLOPS/W) для суперкомпьютера (ноябрь 2011 г., июнь и ноябрь 2012 г.) являет МВС-10П на базе архитектуры “РСК Торнадо” ся корпорация IBM, построившая 223, 213 и с сопроцессорами Intel Xeon Phi и жидкост- 193 системы из пятисот соответственно. Пока ным охлаждением от группы российских ком- затели Hewlett-Packard скромнее – 141, 139 и паний РСК. Он является прототипом перспек- 146 систем (рис. 12, сверху). На порядок мень тивного суперкомпьютера с быстродействием шим числом инсталлированных систем могут 10 PFLOPS для Межведомствен ного суперкомпьютерного центра Amount (above) and total performance (below) of supercomputers, Российской Академии наук (МСЦ listed in Top500 (20112012, 38th40th lists), РАН), и на сегодняшний момент grouped according to systems vendors демонстрирует реальное быстро действие 0.376 PFLOPS.

В 1-м списке рейтинга Top российские системы отсутствова ли. Впервые суперкомпьютер, построенный на территории РФ (для National Reserve Bank в Москве, как указано в архивах Top500), был заявлен только в июне 1997 года и занял 155-е мес то в 9-м списке. Этот агрегат под названием HPC 10000 от ком пании Sun Microsystems был со бран на базе 48-ми процессоров UltraSPARC I и имел быстродейст вие 16.6 GFLOPS.

Ведущие производители суперкомпьютеров Показатели ведущих производи телей суперкомпьютеров в рейтин ге Top500 представлены на рис. 12.

Все компании отранжированы в соответствии с суммарной произ CAD/CAM/CAE Observer по данным портала www.top500.org водительностью систем, набравших проходной балл в Top500, в случае, если этот показатель превышает петафлопс. Исключение сделано для российской компании “Т-Плат формы”, построившей суперком пьютер “Ломоносов”, относящийся к петафлопсному классу по пико вой производительности.

Рассматриваемые компании (ор ганизации) относятся к следую щим трем группам (каждая компа ния упоминается только один раз):

производители суперкомпью теров, входящих в первую десят ку Top500, – Cray, IBM, Fujitsu, Dell, National University of Defense Technology (NUDT);

участники мирового рынка Рис. 12. Количество (сверху) и суммарное быстродействие (снизу) суперкомпьютеров в Top500 (2011–2012 гг., списки 3840), HPC-систем – Hewlett-Packard, созданных различными производителями Oracle (Sun), Bull, NEC, SGI;

16 CAD/CAM/CAE Observer #8 (76) / СУПЕРКОМПЬЮТЕРЫ И ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ похвастаться компании Cray, Appro, SGI, Bull, В мировом рейтинге Top500 позиция компа Dell и Fujitsu – в ноябре 2012 года их было 31, нии “Т-Платформы” не изменилась (рис. 12), 24, 19, 18, 11 и 10 соответственно. однако отрыв от реальных конкурентов Бесспорным лидером Top500 в аспекте сум- сущест венно увеличился.

марной производительности установленных Число процессорных ядер систем является IBM (рис. 12, снизу). В нояб в суперкомпьютерах ре 2011 года, в июне и ноябре 2012 года этот важнейший показатель имел значения 20.2, Статистика использования многоядерных 58.6 и 66.2 PFLOPS соответственно. процессоров для построения суперкомпьюте На вторую позицию по суммарной произво- ров, входящих в Top500, показана на рис. 14.

дительности в ноябре 2012 года вышли супер- В юбилейном 40-м списке наиболее попу компьютеры Cray – 28.2 PFLOPS. лярными остаются 6-ядерные процессоры – на Третью позицию теперь занимают системы их базе построены 193 системы. Впервые та от Hewlett-Packard – 18.1 PFLOPS. кие процессоры вышли в лидеры год назад, в На четвертом месте находятся системы от нояб ре 2011 года: в 38-м списке на них осно Fujitsu – 13.8 PFLOPS. Пятую позицию зани- вывались 229 систем.

мает европейская компания Bull – 6.1 PFLOPS. Число систем на базе 4-ядерных процессо Как уже упоминалось выше, компания ров, пик популярности которых пришелся на Cray недавно приобрела Appro. Поэтому уже 34-й список (426 систем), за год сократилось в следующем, 41-м списке Top500, будут при- до 69-ти. В ноябре 2012 года 4-ядерные про ведены их суммарные показатели. Эта сдел- цессоры по числу построенных систем пропус ка, несомненно, укрепит позиции Cray. Чтобы тили вперед 8-ядерные процессоры, примене убедиться в этом, достаточно взглянуть на сум- ние которых расширилось – до 159-ти систем.

марные показатели компаний уже в текущем, Набирает обороты использование 16-ядер 40-м списке: число систем – 55 (31 от Cray ных процессоров – в юбилейном 40-м списке и 24 от Appro), суммарное быстродействие – они стали базой уже для 47-ми супервычисли 33.3 PFLOPS (28.2 у Cray и 5.1 у Appro). телей. Как уже отмечалось выше, лидеры теку Что касается российской компании “Т-Плат- щего и предыдущего списков, Titan и Sequoia, формы”, то успешно конкурировать с зару- а также масштабируемые суперкомпьютеры бежными производителями ей пока удается PRIMEHPC FX10 построены на 16-ядерных только на российском рынке. Так, в сентябре процессорах от AMD, IBM и Fujitsu соответст 2012 года, по данным 17-го списка россий ского венно. Напомним также, что собственным Топ50 (рис. 13), компания “Т-Платформы” 16-ядерным процессором ShenWei SW1600 рас (1.0867 PFLOPS у 9-ти систем) заметно опере- полагает и Китай, который год назад в 38-м жает и Hewlett-Packard (0.63 PFLOPS у 16-ти списке представил пета флопсный суперком систем), и IBM (0.53 PFLOPS у 18-ти систем) пьютер “Sunway BlueLight”. Любопытно, что в по суммарной производительности. В то же вре- Top500 пока никак не проявила себя компания мя она значительно отстает по числу систем, Oracle, уже с сентября 2010 года обладающая набравших проходной балл в Топ50. 16-ядерным серверным процессором SPARC T3.

CAD/CAM/CAE Observer по данным портала www.supercomputers.ru Amount (left) and total performance (right) of supercomputers, listed in Russian Top50 (20112012, 15th17th lists), from world and Russian leading vendors Рис. 13. Количество (слева) и суммарное быстродействие (справа) суперкомпьютеров в российском Топ50 (2011–2012 гг., списки 1517), созданных мировыми и российскими производителями CAD/CAM/CAE Observer #8 (76) / Amount of supercomputers, listed in Top500 (20102012, 36th40th lists), based on multicore processors CAD/CAM/CAE Observer по данным портала www.top500.org Рис. 14. Количество суперкомпьютеров в Top500 (2010–2012 гг., списки 3640), построенных на базе многоядерных процессоров Судя по невысоким (207-я и 459-я) позициям в свыше 16k уже стало 210 – то есть, больше Top500 двух систем, появившихся в 36-м и 37-м 40%.

списках, Oracle решила не следовать амбициям Суперкомпьютеры с рекордными характе поглощенной в 2009 году компании Sun в сег- ристиками имеют значительно большее число менте суперкомпьютеров с экстремальной про- ядер, которое превышает 128k (рис. 16). За два изводительностью рынка HPC. года количество таких систем возросло с 8-ми В текущем 40-м списке самое популярное до 15-ти. Рекордсменом в этой номинации явля число ядер в одной системе – от 8k до 16k, где ется Sequoia, лидер предыдущего 39-го списка k=1024. Таких систем оказалось 206. Однако Top500: общее число ядер – 1 572 864 (1536k).

пик их популярности пришелся на 38-й спи- Далее следует Mira – 786 432 ядра (768k), а сок – 300 (рис. 15). за ней пристроился лидер списков 2011 года В грядущих списках Top500 в 2013 году на- “K computer” – 705 024 ядра (669k). Отме иболее популярными станут системы с числом тим, что эти три системы не относятся к клас ядер от 16k до 32k, ну а пока их насчитывает- су гибридных. По всей видимости, для супер ся 148 (рис. 16). Всего же систем с числом ядер вычислителей с числом ядер более 128k уже Amount of supercomputers, listed in Top500 Amount of supercomputers, listed in Top (20102012, 36th40th lists), based on definite (20102012, 36th40th lists), based on extreme number of processor cores number of processor cores CAD/CAM/CAE Observer по данным портала www.top500.org Рис. 15. Количественное распределение Рис. 16. Количество суперкомпьютеров суперкомпьютеров в Top500 в Top500 (2010–2012 гг., списки 3640) (2010–2012 гг., списки 3640) в зависимости с экстремальным числом процессорных ядер от числа процессорных ядер 18 CAD/CAM/CAE Observer #8 (76) / СУПЕРКОМПЬЮТЕРЫ И ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ очередного апгрейда повысилась до 78 660-ти Amount of supercomputers, listed in Russian Top (чуть меньше 77k).

(20112012, 15th17th lists), based on definite number of processor cores Суперкомпьютеры с гибридной архитектурой CAD/CAM/CAE Observer по данным портала www.supercomputers.ru В юбилейном 40-м списке Top500 доля сис тем с гибридной архитектурой превысила одну десятую – 11.6% (58 систем). Диаграммы на рис. 18 позволяют сопоставить число гибрид ных супервычислителей, обладающих различ ным суммарным количеством ядер графических процессоров или сопроцессоров, используемых для ускорения вычислений.

Как уже отмечалось выше, в первой десят ке Top500 сейчас представлены три гибридные системы: Titan (1-е место), Stampede (7-е мес то) и Tianhe-1A (8-е место).

В ноябре 2012 года среди гибридных сис тем наиболее популярной является комбинация Рис. 17. Количественное распределение “Intel+NVIDIA GPU”. Всего в Top500 таких сис суперкомпьютеров из российского Топ50 тем – 47, а год назад их было заметно меньше – (2011–2012 гг., списки 1517) в зависимости 33 (рис. 19, слева). На второе место вышло со от числа процессорных ядер четание “Intel+Xeon Phi” – 7 суперкомпьютеров.

По суммарной производительности, несмот пора пользоваться более “тонкой структурой ря на свою малочисленность (всего три систе спектра”. мы), среди гибридных суперкомпьютеров ли Для супервычислителей из российско- дирует комбинация “AMD+NVIDIA GPU” – го Топ50 этот показатель пока значительно 18.0 PFLOPS (рис. 19, справа), охватываю скромнее (рис. 17). В 17-м списке, опублико- щая и рекордсмена. Сочетание “Intel+NVIDIA ванном в сентябре 2012 года, всего шесть сис- GPU” находится только на втором месте – тем из 50-ти имеют больше 8k процессорных 13.0 PFLOPS.

ядер. Как и год назад, числом ядер свыше 16k В сентябре 2012 года в 17-м списке россий может похвастаться только лидер списка – су- ского Топ50 гибридную архитектуру имеют первычислитель “Ломоносов”: с учетом графи- 15 систем из 50-ти (рис. 20), что в два раза ческих процессоров (система имеет гибридную больше, чем год назад (7 систем). Во всех сис архитектуру), общее количество ядер после темах используется наиболее популярная ком бинация “Intel+NVIDIA GPU”.

Amount of supercomputers, listed in Top500 При строительстве гибридных суперком (20112012, 38th40th lists), with hybrid пьютеров в ближайшее время будут конку architecture based on definite number рировать тенденции применения графических of graphic (GPU) processor cores процессоров от NVIDIA и сопроцессоров Intel CAD/CAM/CAE Observer по данным портала www.top500.org Xeon Phi;

последние пока обладают определен ным преимуществом по энергоэффективности.

Ведущие производители процессоров для суперкомпьютеров Поставщиком процессоров для подавляюще го большинства суперкомпьютеров, входящих в Top500, является компания Intel (рис. 19, слева). В ноябре 2011 года, июне и ноябре 2012 года количество систем на базе инте ловских процессоров составляло 383, 373 и 379 соответственно (в том числе, гибридных систем – 33, 52, 54).

На втором месте идет компания AMD – 63, 62 и 61 система (в том числе гибридных сис тем – 4, 4, 5) соответственно.

Третье место занимает IBM – 49, 58 и Рис. 18. Количественное распределение входящих в Top500 суперкомпьютеров с гибридной архитек- 53 системы (надо отметить, что гибридные сис турой, в зависимости от числа ядер в графических темы от IBM – соответственно 2, 2 и 2 – учи процессорах (2011–2012 гг., списки 3840) тываются в подсчетах для компании AMD).

CAD/CAM/CAE Observer #8 (76) / Amount (left) and total performance (right) of supercomputers, listed in Top (20102012, 36th40th lists), grouped according to processor vendors CAD/CAM/CAE Observer по данным портала www.top500.org Рис. 19. Количество (слева) и суммарная производительность (справа) суперкомпьютеров в Top (2010–2012 гг., списки 3640) в зависимости от производителя процессоров В активе компании Fujitsu – 2, 5 и 5 систем составляет 1.2, 3.2 и 19.2 PFLOPS соответст (гибридные системы отсутствуют) соответст- венно.

венно. Четвертое место досталось Fujitsu – 10.6, Сравнение по показателю суммарной произ- 11.9 и 11.9 PFLOPS.

водительности систем, построенных на процес- Интеловские процессоры распределяют сорах соответствующих вендоров, для послед- ся по четырем семействам: Core, Nehalem, них трех списков также оказывается в поль- SandyBridge и Westmere. Все процессоры зу Intel – 39.7, 52.2 и 70.4 PFLOPS (рис. 19, “Голубого гиганта” принадлежат к семейству справа), включая весомый вклад гибридных POWER, а процессоры AMD – к семейству систем (9.5, 14.3 и 17.3 PFLOPS). AMD x86_ 64. На базе процессоров с архитек Компания IBM поднялась на второе мес- турой SPARC от Fujitsu в текущем списке по то – 8.4, 43.2 и 46.7 PFLOPS. строены пять систем.

На третьем месте – компания AMD, для ко- Как свидетельствует российский рейтинг торой цифры получились следующими: 14.4, Топ50, ведущими производителями процессо 15.2 и 32.0 PFLOPS;

вклад гибридных систем ров, на базе которых построены суперкомпьюте ры, установленные на территории РФ, являют ся три компании – Intel, AMD и IBM (рис. 20).

CAD/CAM/CAE Observer по данным портала www.supercomputers.ru Amount of supercomputers, listed В 17-м списке (сентябрь 2012 г.) зафиксировано, in Russian Top50 (20102012, 13th17th lists), что подавляющее большинство (45 систем) ба grouped according to processor vendors зируется на интеловских процессорах, включая 15 гибридных систем;

всего лишь четыре систе мы построены на процессорах AMD и одна – на базе микроприборов IBM.

В заключение отметим, что наш обзор впервые будет состоять из трех частей. За вершающая часть посвящается анализу ито гов 2012 года, а также планам на 2013 год и тенденциям развития отрасли высокопроизво дительных вычислений. Планируется, что она увидит свет в #1/2013.

Об авторе:

Павлов Сергей Иванович – Dr. Phys., редактор аналитического PLM-журнала CAD/CAM/CAE Observer (sergey@cadcamcae.lv), научный сотруд Рис. 20. Сравнение количества ник Лаборатории математического моделирования суперкомпьютеров на базе процессоров различных производителей в российском Топ50 окружающей среды и технологических процессов (2010–2012 гг., списки 1317) Латвийского университета (Sergejs.Pavlovs@lu.lv) 20 CAD/CAM/CAE Observer #8 (76) / СУПЕРКОМПЬЮТЕРЫ И ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ СУПЕРКОМПЬЮТЕРЫ И ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ Системы высокопроизводительных вычислений в 2011–2012 годах:

обзор достижений и анализ рынка Часть III (Окончание. Начало в ##5,8/2012) Сергей Павлов, Dr. Phys.

В ниманию читателей предлагается завершаю­ весенних и осенних списках мирового рейтинга супер­ щая часть обзора рынка High-Performance компьютеров Top500 и российского Топ50 за 2012 год.



Pages:   || 2 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.