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:     | 1 ||

«СУПЕРКОМПЬЮТЕРЫ И ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ Системы высокопроизводительных вычислений в 2011–2012 годах: обзор достижений и анализ ...»

-- [ Страница 2 ] --

Computing (HPC). При этом были объединены два ранее разделенных Первым делом, напомним предысторию. В резуль­ фрагмента анализа, в которых акценты делались со­ тате расширения сферы анализа за счет включения ответственно на супервычислителях и на “первокир­ первокир­ рынков мобильных систем, обзор впервые получился пичиках” для них. Это позволило избежать повторе­ ” трехчастным. Произошло и некоторое перераспреде­ ний, которые стали особенно очевидными, когда пер­ ление материала по сравнению с прежними обзорами вая десятка лидирующих систем весеннего и осеннего [1–6];

первые две части [7] получили несколько иной списков Top500 оставалась неизменной на протяжении уклон – с акцентами, соответственно, на финансовую всего 2011 года [6].

и рейтинговую тематику. В дальнейшем анализ списков, публикуемых дваж­ ды в год, будет проводиться один раз – в конце года.

Вспомним прошлогодние труды Третья, завершающая, часть обзора посвящается В первой части (Observer #5/2012) была дана ха­ рассмотрению итогов 2012 года.

рактеристика рынка HPC как сегмента серверного Общие мысли рынка и рассмотрены доходы “королей” – лидеров рынков поставщиков HPC­систем и процессоров для В интересующих нас сегментах рынка ИТ и ком­ них. Помимо этого, были приведены параметры су­ муникационных технологий нет недостатка в марке­ перкомпьютеров, входящих в первую десятку рейтин­ тинговой информации – она многократно публикуется га Top500 (список №39, июнь 2012 г.). на разных стадиях процесса разработки и производст­ Впервые в рамках обзора рынка HPC­систем об­ ва инновационных изделий при их продвижении к их суждалось положение дел на рынках мобильных предполагаемому потребителю. Рекламные и марке­ устройств, в которых уже нашли широкое применение тинговые бюджеты компаний достигают астрономи­ двух­ и четырехъядерные процессоры. Ожидается, ческих величин и исчисляются миллиардами долла­ что рост производительности мобильных многоядер­ ров (рис. 1). Однако и среди фанатов рекламы есть ных процессоров будет способствовать увеличению безраздельные лидеры. По оценкам интернет­ресурса списка ПО для мобильных систем. Это, в свою оче­ www.asymco.com, компания Samsung в 2012 году по­ редь, позволит расширить применение мобильных тратила порядка 12 млрд. долларов на маркетинго­ устройств на этапе пре­ и постпроцессирования задач, вые цели, включая прямую рекламу (если вспомнить решаемых с помощью CAE­технологий в такой сфере, название флагманских смартфонов компании, такой как инженерный анализ при разработке машинострои­ масштаб воистину можно назвать “галактическим”).

тельных изделий;

кроме того, мобильные устройства Такая политика зачастую достигает своей цели, смогут применяться для удаленного управления высо­ поскольку под воздействием психологически тонко копроизводительными вычислениями (ВПВ), выпол­ построенной рекламы в мозгу потребителя возника­ няемыми на супервычислителях различной мощности ет ментальная аберрация, и при выборе устройства, и базирования. вместо того чтобы опираться на результаты сравне­ В первой части обзора также сообщалось, что рас­ ния функционала, он принимает решение, находясь ширенная область нашего интереса отныне охваты­ в плену наведенных иллюзий. Автор этих строк не вает шесть рынков (см. табл. 1): раз ловил себя на том, что при многократном просмот­ • серверов;

ре презентационного ролика на второй план отходит • HPC­систем (сегмент рынка серверов);

простая истина – инновационность изделия характе­ • мобильных компьютеров (сегмент рынка персо­ ризуется отнюдь не частотой его появления в реклам­ нальных компьютеров);

ных блоках.

• планшетных компьютеров (сегмент рынка мо­ Между тем, есть и некоторые количественные по­ бильных компьютеров);

казатели, позволяющие судить об инновационной дея­ • мобильных телефонов;

тельности компаний:

• смартфонов (сегмент рынка мобильных телефо­ • бюджет, выделяемый на R&D (Research and нов). Development – исследования и разработки), являет­ Во второй части обзора (#8/2012) был дан все­ ся необходимым условием появления новых изделий сторонний анализ достижений, зафиксированных в (рис. 2, табл. 2);

CAD/CAM/CAE Observer #1 (77) / • количество зарегистрированных патентов, в кото­ 67 000 патентов. Не каждое государство может по­ рых и отражается результативность проводимых ис­ хвастаться таким арсеналом.

следований и разработок (рис. 3, табл. 3). Из всего калейдоскопа пресс­релизов о достиже­ Безраздельным лидером по числу регистриру­ ниях, анонсов новых изделий и сообщений о судеб­ емых в год патентов уже 20 лет является компания ных патентных спорах мы выделим лишь неболь­ IBM. В 2012 году установлен очередной рекорд – шую часть и остановимся на тех событиях, кото­ 6478 патентов. А всего за период с 1993 по 2012 гг. рые, по нашему мнению, можно рассматривать либо на счету изобретателей из IBM накопилось порядка как важные шаги в развитии компаний, либо как Табл. 1. Ведущие поставщики устройств и процессоров Рынки Компания HPC Mobile phones Smartphones Tablet PC PC Servers systems Поставщики устройств IBM 1992–1995 1981–2005 + + HP ? ? + + + + Dell ? ? + + + + Oracle (Sun Microsystems) + Fujitsu + + + + + + Cray + Lenovo + + + + + Acer Group + + + + + ASUS + + Sony + + + + Samsung + + + + Nokia + + Apple + + + + + Amazon + HTC + + Research In Motion + + ZTE + + + LG Electronics + + Google (Motorola) + + + + Microsoft ? ? + Поставщики процессоров Intel 2014 + + + + AMD 2014 + + + + NVIDIA + + + + + + IBM Microelectronics + + Oracle (Sun Microsystems) + Fujitsu Semiconductors + + ARM + + + + 2014 Samsung + + + Texas Instruments + + + Qualcomm + + + STMicroelectronics + + Apple + + + LG Electronics Примечания:

CAD/CAM/CAE Observer • закрашенные ячейки говорят о попадании компании в пятерку лидеров соответствующего рынка в III кв. 2012 г.;

• степень участия компаний в выполнении различных этапов жизненного цикла разработки и производства устройств может существенно отличаться;

• несмотря на то, что HP и Dell объявили о прекращении производства смартфонов и мобильных телефонов, а компания Microsoft заявила, что не будет заниматься их производством, истинные намерения этих компаний требуют уточнения.

76 CAD/CAM/CAE Observer #1 (77) / СУПЕРКОМПЬЮТЕРЫ И ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ технологические вехи (когда появляется технология, Теперь кратко остановимся на некоторых ключе­ претендующая на звание прорывной – breakthrough вых событиях, которыми запомнился 2012 год, а так­ technology). Существенным моментом является то, же наиболее интересных анонсах на 2013 год.

что таких вех не может быть много – их на порядки Высокопроизводительные вычисления меньше, чем сообщений в новостной ленте или стро­ и суперкомпьютеры чек в списке изобретений.

Результаты интуитивного выбора проверялись Как свидетельствует 40­й, юбилейный, список рей­ нами с использованием принципа “крупное видится тинга Top500 [7], ведущей мировой суперкомпьютер­ издалека”. Чтобы реализовать такую проверку был ной державой являются Соединенные Штаты Амери­ подготовлен следующий справочно­иллюстратив­ ки, и её достижения являются ориентиром для других ный материал (возможности его применения, на наш регионов.

взгляд, выходят далеко за рамки данного обзора): В этой связи уместно вспомнить об одной юбилей­ • комбинированная “дорожная карта” повышения ной дате: 25 лет назад в США была сформулиро вана стратегия развития HPC. В администрации быстродействия суперкомпьютеров, персональных компьютеров, планшетников, смартфонов и процессо­ президента (Executive Office of the President, Office ров для этих устройств (рис. 4);

of Science and Technology Policy) 20 ноября 1987 года • вехи на пути повышения быстродействия компью­ был утвержден документ “A Research and Develop теров (табл. 4);

ment Strategy for High Performance Computing”. Эта • вехи развития электронных компьютеров (табл. 5).

стратегия легла в основу федеральной программы раз­ На временнй шкале параметры устройств­ре­ вития HPC (The Federal High Performance Computing кордсменов и процессоров к ним укладываются на Program), датированной сентябрем 1989 года.

прямую в логарифмическом масштабе, что является В этих документах были впервые очерчены фун­ иллюстрацией обобщенного закона Мура (Gordon даментальные научные или инженерные задачи (их Earle Moore – основатель компании Intel). Само по иногда называют Grand Challenges), для эффектив­ себе это свидетельствует об экспоненциальном (то есть ного решения которых необходимы суперкомпью­ бурном, если не взрывном) росте производительности теры.

компьютеров в период с 1940 по 2012 гг., а также быст­ Хотя “повестка дня”, на наш взгляд, с тех пор ра­ родействия процессоров – в период с 1971 по 2012 гг.дикально не изменилась, смысловое наполнение спис­ Незатейливый прогноз путем продолжения этих пря­ ка проблем, естественно, обогащается по мере углуб­ мых позволяет достаточно точно предсказать появле­ ления в проблематику и усложнения постановки задач ние новых рекордов и вех на пути развития техноло­ с учетом доступности всё возрастающих вычислитель­ гий на период вплоть до 2030 года. ных ресурсов. Сегодня список включает, как мини­ мум, следующие направле­ Comparison of advertisement expenses of Samsung, Microsoft, ния R&D:

Hewlett-Packard, Apple and Dell companies for 20092012 • прогнозирование пого­ ды, а также краткосрочных CAD/CAM/CAE Observer по данным интернет­ресурса www.asymco.com и долгосрочных глобаль­ ных атмосферных и клима­ тических изменений;

• задачи материаловеде­ ния;

• проектирование полу­ проводниковых приборов (микросхем);

• создание сверхпровод­ ников;

• задачи структурной биологии;

• задачи фармацевтики, синтез лекарственных пре­ паратов;

• создание новых мате­ риалов и химических со­ единений – например, ката­ лизаторов, иммунологичес­ ких агентов;

• расшифровка генома человека;

• изучение фундамен­ тальных свойств материи, Рис. 1. Сравнение расходов на рекламу компаний Samsung, Microsoft, Hewlett-Packard, Apple и Dell в 2009–2012 гг. в том числе решение задач CAD/CAM/CAE Observer #1 (77) / квантовой хромодинамики и физики конденсирован­ Табл. 2. Расходы на НИОКР по данным ного состояния;

“The 2012 EU Industrial R&D Scoreboard” • астрономические задачи, в том числе моделирова­ и места в Top50, занимаемые в 2010–2011 гг.

ние эволюции Вселенной;

лидерами рассматриваемых рынков • транспортные задачи;

• задачи вычислительной гидромеханики, в том 2010 г. 2011 г.

числе моделирование турбулентности;

R&D R&D Компания • моделирование аэрогидродинамических процес­ Место млрд. млрд.

сов и пр., что необходимо для проектирования авто­ EUR EUR мобилей, гиперзвуковых летательных аппаратов, бес­ Microsoft 6.938 2 7. шумных подводных лодок;

• изучение свойств плазмы, решение задачи управ­ Samsung 6.254 5 6. ляемого термоядерного синтеза;

Intel 4.711 8 6. • расчет эффективности энергетических установок, Nokia 4.939 15 4. сжигающих топливо;

Sony 4.293 18 4. • разведка месторождений нефти и газа;

IBM 3.907 23 4. • вычислительные задачи океанологии;

• разработка систем распознавания и синтеза речи;

Google 2.505 26 3. • разработка систем перевода;

Oracle 3.492 31 3. • разработка систем распознавания изображений и LG Electronics 1.646 36 3. устройств технического зрения;

Hewlett-Packard 2.263 47 2. • разработка интеллектуальных систем моделиро­ Fujitsu 2.228 49 2. вания логических рассуждений (машинное доказа­ Qualcomm 1.910 50 2. тельство теорем).

Ориентировочная оценка быстродействия супер­ экзафлопсной производительностью. Если верить компьютеров, необходимого для решения некоторых задач, приведена в табл. 6. закону Мура, это событие должно произойти не позд­ В настоящее время программами развития HPC, нее 2019 года (рис. 4).

подкрепленными государственным финансировани­ Кто первым пересечет финишную черту? Удастся ем, располагают Евросоюз, Япония, Китай и Рос­ ли вмешаться в спор “локомотивам” Евросоюза – ер­ локомотивам”” сия. В качестве рубежа для подведения итогов гон­ мании, Великобритании или Франции? Сможет ли ки называется дата построения суперкомпьютера с Россия преодолеть отставание от мировых лидеров?

Вопросов больше, чем от­ Top10 of companies-leaders in R&D expenses for 20102011 ветов. Пока, кроме США, according to “The 2012 EU Industrial R&D Scoreboard” возглавить на какое­то вре­ мя Top500 удавалось Япо­ нии и Китаю.

Если мы посмотрим в ближайшее будущее, то увидим, что в 2013 году возможно появление ряда супервычислителей с рекор­ дным быстродействием:

“The 2012 EU Industrial R&D Scoreboard” Cray XC В ноябре 2012 года аме­ CAD/CAM/CAE Observer по данным риканская компания Cray анонсировала гибридную систему Cray XC30, про­ изводительность которой можно нарастить вплоть до 100 PFLOPS.

Учитывая долговремен­ ное сотрудничество компа­ нии Cray с Национальным вычислительный центром энергетических исследо­ ваний (National Energy Research Scientific Compu Рис. 2. Первая десятка компаний-лидеров по размерам расходов на НИОКР ting Center – NERSC) На­ в 2010–2011 гг. по данным “The 2012 EU Industrial R&D Scoreboard” циональной лаборатории 78 CAD/CAM/CAE Observer #1 (77) / СУПЕРКОМПЬЮТЕРЫ И ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ им. Лоуренса в Беркли Top10 of companies-leaders in number of patents registered (Lawrence Berkeley Natio- by IFI CLAIMS Patent Services (USA) in nal Laboratory), можно предположить, что первой системой с таким уров­ нем быстродействия ста­ CAD/CAM/CAE Observer по данным портала ificlaims.com нет NERSC-8. В середи­ не декабря 2012 года был начат конкурсный отбор поставщика суперкомпью­ тера, который сейчас нахо­ дится на стадии RFI (Re quest For Information).

Отметим, что приоритет в том, чтобы предлагать возможным потребителям масштабируемый супер­ компьютер (обычно такие устройства проектируются под заказ конкретной орга­ низации), по всей вероят­ ности, принадлежит япон­ ской компании Fujitsu. В конце 2011 года она анон­ сировала суперкомпьютер PRIMEHPC FX10, пико­ вая производительность Рис. 3. Первая десятка компаний-лидеров по числу патентов, зарегистрированных службой IFI CLAIMS Patent Services (США) которого может варьиро­ в 2009–2012 гг.

ваться от 90.8 TFLOPS до 23.2 PFLOPS.

Табл. 3. Количество патентов, зарегистрированных службой IFI CLAIMS Patent Services (США), и места в Top50, занимаемые в 2009–2012 гг. лидерами рассматриваемых рынков 2009 г. 2010 г. 2011 г. 2012 г.

Компания Кол-во Кол-во Кол-во Кол-во Место патентов Место патентов Место патентов Место патентов IBM 1 4914 1 5896 1 6180 1 Samsung 2 3611 2 4551 2 4894 2 Sony 7 1680 7 2150 7 2286 4 Microsoft 3 2906 3 3094 6 2311 6 Foxconn 14 995 13 1438 9 1514 8 LG Electronics 12 1065 9 1490 12 1411 10 Fujitsu 11 1220 14 1296 13 1391 11 Hewlett-Packard 10 1273 10 1480 14 1308 15 Qualcomm – 41 657 26 923 17 Intel 8 1537 8 1653 16 1244 18 Google – – – 21 Apple – 46 563 39 676 22 Research In Motion – – 40 663 29 Texas Instruments 26 652 27 829 32 794 37 Nokia 27 648 33 760 47 585 – Oracle/Sun Microsystems 32 561 43 646 – – Всего у компаний-участников 21 062 26 503 26 180 30 обозреваемых рынков Доля от общего числа 42.9% 43.0% 41.7% 43.1% патентов в Top Общее число патентов в Top50 49 090 61 686 62 756 70 CAD/CAM/CAE Observer #1 (77) / СУПЕРКОМПЬЮТЕРЫ И ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ Performance of computers & supercomputers for 19402012, processors & PC for 19712012, newest tablet PC & smartphones and plans till 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 1 PFLOPS 1 PIPS In High-Performance Computing ми CPU–GPU te N l I AM AMntel V NV Xe IDIA Ком ью ыи ком ью ы ми о 1993.

о оы D Co D ID on G At Op re hlo Ли ы ми о о о й ин а Top500 ( LINPACK) X IA RISC- о о ы ля мо ильны ter i7 G P nX Int Inte on 2 600IBM F11 hi 2 ланы ои ль а ком ью о ми P IBM Int и о нны ой Int Int 15 e 1 TFLOPS Int el C l Co 43 K ( PO 0 IB A el 0 P l P el M 1 ZFLOPS о- о о ы и а ич ки 5 ком ью о ми и аз и ии Int 0+;

owe enti Pen MDPen el C ore re i (6- 6-co WE 1 TIPS In el P Sun r 4;

um tium Op tium ore 2 Q 7 92 corere) R7 PO ко и ли ключ нный й ин Top500 ком ью FijIBM te ent U In 4 (2 4 ter D 2 D ua 0 ) W ER l P ium ltra tel I.4 Ex on 840 uo d ланы аз а о ки о оо ы о й и м 1 PFLOPS, о л нным о iut P SP su O en 4 ( SPA taniuGHz trem252 AR з ль а ам ш ния за ач мол к ля ной инамики W и аз и ии о оо, SP E Co C tiu 1.4 G RC m ) e Int 6 AR R rte T F Int а акж о- о оо и el Fu ujits Qu x-A 3;

4bit C64+ m Hz) III el Pe Pe а ич ки ко и л й 15 Sh а I jits u “ nti a III AR C lco X nti e um u“ K и fx m(n Int um Qu M C orte m QuaWei к K com 1 GFLOPS AR el Pr о II 1 EFLOPS co p I C o Pe M KdS x alc o 1 GIPS om rtex A7 rait coreW3 а A muBr Шк nti C Tia put ter” M Say T IB AR orte Int um Ки А, ы AR -A ) (Ки RM Mo m IB IB R M el nh er” (7 eq ita M x-A Sc M1 A ай v M I ая Е IB Bl M B KEN Ro C e-1 (54 050 uoi n to Co RM or 6D ) pio rte Int ro, M ue lue M a ra A ( 83 24 a Co X Cr AR о оо el x-R n Bl G G D dr y J Ки 52 ) la Int rte Fu ay 38 M ue en e G ne rap un agua ай) ) el x-M 6 75 jits K 68 ии юза NE 28 Ge e/L / X ne (1 L (2 e-3 ner r о u PR 00 CIn FE, AR Ea к IM te rth SG /L ( 310 Hi M2 ыE l 1 MIPS 1 PFLOPS ta Si I C 327 72) 92 М HP I “Л AS nte IB ch ом Fu “ “Л mu olu 68 ) C jits i/Ts CI l AS M A MO “Л Ломомо оно и М FX Int lat mb ) u N uk S el CI Re or SC ом он но ia Te Ц um uba 80 М о d Red I Wh ch Int K- оно о о о ” ” ( Int Inte no el In el 8 l 8 er CP (9 (96 ite КИ 10 о ” (8 te 00 080 logies 8086 ica -P 15 32 0 (2 “Ч K (H ” (35 440 468 8) ( Th l W AC l4 8 М КИ 2) ) КИ Int 65 ink ind S/ 00 P) 36 00) ) ( el 02 in Tu 204 00 - Cy ы NE g M XP/S К 4 0) ( л ( - - ла а be ш 1 kIPS nn 8 1 TFLOPS М Cr ria ac C 00 - ла ” el hin 140 о ay SX ла о о м мы) T es - PC–Tablet PC–Smartphone–Personal SuperComputer Ty -Ed CX / ET CM an ge PC о мы ы) PS M на 1 & R мы ) A ональны ком ью ы - Sy /10 ) Cr C- ini аз NV ste CD ay ональны ком ью о и аз и ии 60 ( ms ID C 0 X- Эл M1 ла Inte IA Cy ланш ники MP ма оны и аз и ии ма оно ET ь Cr be lX T /4 A Cr ay Sa о м eon es r ональны ком ью ы 10 1 GFLOPS -1 ay 05 PC ы) E la 3( -G ms PC Эл / ональны ком ью о и аз и ии н -2 Эл ь 8 un PC на на за /8 gG Ap Bu к на 3. IB Эл аз CD rr Ap аз ple ala он 3- M ш ь ou PC нн аз C xy AM ple ик iP CD St 70 St ghs i In ad Е а S на Pe ый D I Эл C ar At Pho tel на re 30 2 III -1 nti 06 -100 LLIA ь 76 PC tc аз на hlo ne C um h” о И 0 аз на n 6 на o C CD Pe аз к 1 MFLOPS III re A Ac IV MI на Si ) nti 4;

C IB аз PC на orn T Э mo 1 MOPS Pe аз 2 ppl Qu MO um M Co n TX аз nti S Du e A М- alc IB UN 00 Ap н а Ar Pe NO mm P S At II -0 IB з ch 6 am o ple а Te Ap Int M um om M un erso ntiu l I 4( SA VAC as RC AR ime ch ple el P su AR m IV m no II 80 C на Mac аз M de ica na Ка ng GE Kr EN M LA Ex на льк tor l log на 88 2s ait аз int tre AR Co AN RC os Int IA (IB ies а аз ля me M1 rte Э Mo h el /F C M) 65 з x-A SQ М- Int о tor Э 02 6J 2 8) -7 el Bu ola М- 6 1 kFLOPS Z( MA 40 sic 1 F) 68 ы око оиз о и льны ычи л ния 1 kOPS М- 04 om -S DM 1 AB и о ии C Ком ью ыи ком ью ы CAD/CAM/CAE Observer IB Ли ы о ий ко о й ин а оp M A Z3 SCC о ии ланы ои ль а ком ью о 1 OPS 1940 1945 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 Рис. 4. Рост быстродействия компьютеров и суперкомпьютеров в 1940–2012 гг., процессоров и ПК в 1971–2012 гг., новейших планшетников и смартфонов, а также планы до 2030 г.

(для суперкомпьютеров в скобках указано число процессоров (ядер)) 80 CAD/CAM/CAE Observer #1 (77) / CAD/CAM/CAE Observer #1 (77) / Китайский суперкомпьютер Cобственным 16­ядерным процессором распола­ В октябре 2012 года Национальный суперком­ гает и Китай. В архивах Top500 за ноябрь 2010 года пьютерный центр (National Supercomputing Center) значится, что китайский петафлопсный суперкомпью­ в уанчжоу сообщил о планах разработки системы тер “Sunway BlueLight” построен на базе процессоров Tianhe-2 с быстродействием порядка 100 PFLOPS, ShenWei SW1600.

которая будет построена с использованием поряд­ А первым коммерческим 16­ядерным серверным ка 100 000 процессоров Intel Xeon Ivy Bridge-EP и процессором (так указано в пресс­релизе, выпу­ 100 000 сопроцессоров Intel Xeon Phi. Одна только щенном в сентябре 2010 года) стал SPARC T3 от стоимость компонентов, учитывая сегодняшний уро­ компании Oracle, унаследовавшей опыт Sun вень цен, оценивается экспертами величиной порядка Microsystems – компании, которая стояла у исто­ ков процессорной архитектуры SPARC (Scalable 100 млн. долларов, а общая стоимость проекта тянет на полмиллиарда. Processor ARChitecture), отметившей в 2012 году свой 25-летний юбилей.

Суперкомпьютеры в России Графические вычислители Российская наука в скором будущем полу­ чит два суперкомпьютера производительностью до В 2012 году в распоряжении у суперкомпьютер­ 10 PFLOPS: ных вендоров появились новые графические процес­ • для Московского государственного университета соры, ускоряющие высокопроизводительные вычис­ компания “Т­Платформа” с декабря 2011 года созда­ ления:

• NVIDIA разработала вычислительный модуль ет как вычислительную систему, так и инженерную K20 (модель GK110), использованный компанией Cray инфраструктуру, обеспечивающую бесперебойность её работы;

для построения самого мощного в мире вычислителя • для Межведомственного суперкомпьютерно­ го центра Российской академии наук Табл. 4. Вехи на пути повышения быстродействия (МСЦ РАН) компания РСК строит компьютеров в 1940–2012 гг. и планы до 2020 г.

систему МВС­10П с жидкостным ох­ Процессоры лаждением вычислительных модулей, в которых используются сопроцессоры 1971 Intel 4004 92 kIPS Intel Xeon Phi. Прототип системы был 1979 Motorola 68000 1 MIPS представлен на международной вы­ Intel Pentium III 1999 1.354 GIPS ставке SC’12 в ноябре 2012 года.

в 2011 Intel Xeon Phi 1 TFLOPS Если работы завершатся 2013 году, эти системы имеют шанс 2012 NVIDIA GK110 1.312 TFLOPS стать одними из самых мощных на Компьютеры и суперкомпьютеры европейском континенте на ближай­ 1941 Z3 1 OPS ший период.

1946 ENIAC 5 kOPS Процессоры IBM 7030 “Stretch” 1961 1.2 MFLOPS 16-ядерные процессоры 1985 Cray-2/8 3.9 GFLOPS для HPC-систем 1997 Intel ASCI Red (9152) 1.338 TFLOPS В 2012 году ведущие разработчики 2008 IBM Roadrunner 1.105 PFLOPS процессоров для HPC­систем оснасти­ ли 16­ядерными процессорами супер­ 2011 Fujitsu “K computer” 10.51 PFLOPS компьютеры с рекордной производи­ Планы разработки суперкомпьютеров тельностью: 2019 проекты США, ЕС, Китая, России 1 EFLOPS • компания AMD поставила про­ Персональные суперкомпьютеры (ПСК) цессоры Opteron 6274 с тактовой час­ тотой 2.2 GHz для системы Titan, ли­ 2006 TyanPSC-600 256 GFLOPS дера юбилейного 40­го списка рейтин­ 2008 Cray CX1 & NVIDIA Tesla 0.9934 TFLOPS га Top500;

Персональные компьютеры (ПК) • компания IBM оснастила процес­ сорами Power BQC с тактовой часто­ 1977 Apple II (MOS Technologies 6502) 220 kIPS той 1.60 GHz свою систему Sequoia, 1981 IBM PC (Intel 8088) 330 kIPS возглавившую Top500 в июне 2012 года 1985 PC (Intel 386) 1 MFLOPS CAD/CAM/CAE Observer (39­й список). Кроме того, IBM распо­ 2006 PC (Intel Core 2 Duo) 1.3 GFLOPS лагает 16­ядерными серверными про­ Смартфоны цессорами POWER7+;

• компания Fujitsu разработала 1992 IBM Simon Personal Communicator ~500 kIPS (Vadem VG 230 на базе NEC V30HL) процессоры SPARC64 IXfx для своих масштабируемых суперкомпьютеров 2012 Samsung Galaxy S III (Qualcomm Krait) ~9.9 GIPS PRIMEHPC FX10. Примечание: для ПК и смартфонов в скобках указан процессор 82 CAD/CAM/CAE Observer #1 (77) / СУПЕРКОМПЬЮТЕРЫ И ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ Titan. При вычислениях с двойной точностью K20 дает называемым проектным тепловыделением (TDP – прирост быстродействия порядка 1.3 TFLOPS;

thermal design power или thermal design point).

• AMD выпустила графический процессор Radeon HD (модель Tahiti XT), который позволяет уско­ 64-битная ARM-архитектура рить вычисления с двойной точностью примерно на Британская компания ARM Holding сделала еще 1 TFLOPS. один шаг на пути реализации своих амбиций по вхож­ Таким образом, в 2013 году мы станем свиде­ дению в рынок серверов и HPC­систем. В ноябре телями конкуренции двух видов вычислительных 2012 года она анонсировала дизайн новых процессо­ устройств: появившихся в 2011 году сопроцессоров ров Cortex-A53 и Cortex-A57, которые построены на Intel Xeon Phi с системой команд x86 (про его про­ базе 64­битной архитектуры ARMv8 (в истории ком­ тотип Knights Corner на базе архитектуры MIC мы пании 64­битная архитектура применяется впервые).

писали в прошлогоднем обзоре [6]), дающих прирост Ожидается, что эти процессоры будут работать в три быстродействия 1 TFLOPS, и графических ускори- раза быстрее своих предшественников на базе 32­бит­ телей, уже несколько лет используемых при постро­ ной архитектуры ARMv7.

ении гибридных суперкомпьютерных систем. В про­ Появление прототипов новых 64­битных процес­ цессе конкуренции, помимо возможностей ускорения соров и устройств на их базе ожидается и в период вычислений, будет учитываться энергоэффективность 2013–2014 гг. Из лицензиатов, входящих в экосистему модулей;

её принято характеризовать параметром, ARM Holding, отметим следующие компании:

Табл. 5. Эра электронных компьютеров – вехи развития 1946 г. ENIAC – первый электронный компьютер William Shockley, John Bardeen и Walter Brattain, сотрудники Bell Labs, продемонстрировали работу  1947 г.

первого биполярного транзистора  1958 г. Jack Kilby, сотрудник Texas Instruments, продемонстрировал работу первой микросхемы вычислители, которые иногда считаются первыми суперкомпьютерами:

начало • 1961 г. – IBM 7030 Stretch” 1960-х гг. • 1962 г. – Atlas запущен в эксплуатацию в Манчестерском университете (Великобритания) • 1964 г. – CDC 6600 создан в Control Data Corporation под руководством Seymour Cray 1971 г. Intel 4004 – первый 4-битный микропроцессор 1972 г. Intel 8008 – первый 8-битный микропроцессор 1976 г. Cray – первый суперкомпьютер 1978 г. Intel 8086 – первый 16-битный микропроцессор 1977 г. Apple II – один из первых персональных компьютеров 1981 г. IBM PC – один из первых персональных компьютеров 1985 г. Intel 386 – первый 32-битный микропроцессор первый процессор на базе архитектуры ARM (Acorn RISC Machine) с сокращенным набором команд  1985 г.


(Reduced Instruction Set Computing – RISC) первый процессор на базе архитектуры SPARC (Scalable Processor ARChitecture) от компании Sun 1987 г.

Microsystems первый процессор на базе архитектуры POWER (Performance Optimization With Enhanced RISC)  1992 г.

от компании IBM 1999 г. первый графический процессор для рабочих станций от компании NVIDIA • Intel Itanium – первый 64-битный микропроцессор 2001 г.

• IBM Power4 – первый двухъядерный RISC-микропроцессор  AMD Opteron 252 и Intel Pentium D – первые двухъядерные микропроцессоры с полным набором  2005 г.

команд x 2006 г. TyanPSC-600 – первый персональный (настольный) суперкомпьютер 2007 г. Intel Core 2 Quad Q6700 – первый четырехъядерный микропроцессор 2008 г. Intel X7460 – первый 6-ядерный микропроцессор • AMD Opteron (Magny-Cours), IBM Power7, Fijiutsu SPARC64 VIIIfx – первые 8-ядерные  2010 г. микропроцессоры CAD/CAM/CAE Observer • Oracle SPARC T3, ShenWei SW3 (Китай) – первые 16-ядерные микропроцессоры процессоры с микроархитектурой Ivy Bridge базируются на первых 3D-транзисторах Tri-Gate,  2011 г.

разработанных компанией Intel 2011–2012 гг. Intel Xeon Phi – первый чип, объединяющий 60 ядер, поддерживающих полный набор команд x86,  создан на базе технологии MIC (Many Integrated Cores) первый прототип готового к массовому производству нанофотонного процессора, созданного  2012 г.

компанией IBM на базе технологии CMOS Silicon Integrated Nanophotonics CAD/CAM/CAE Observer #1 (77) / • AMD намерена создавать процессоры, в кото­ часть функций, требующих интенсивных вычисле­ рых сочетаются ядра с системой команд x86 и ядра с ний (к примеру, распознавание речи или изобра­ жений), должна выполняться на самм устройстве ARM­архитектурой;

• Samsung, разжившись специалистами, которые без отсылки на облачный сервер. Однако откры­ покинули AMD, собирается разрабатывать 64­бит­ тым остается вопрос об энергоэффективности тако­ ные серверные ARM­чипы. го процессора, поскольку интеловские процессоры Продвижению недавно анонсированной 64­бит­ пока еще уступают армовским по этому важному ной ARM-архитектуры будет способствовать со­ параметру.

лидная программная поддержка:

Технология производства чипов • компания Microsoft, выпустившая в 2012 году Нанофотонные чипы готовы к коммерческому операционную систему Windows RT, поддержи­ производству вающую 32­битную ARM-архитектуру, в следую­ щей своей ОС с кодовым названием Windows В прошлогоднем обзоре [6] мы уже писали, что в Blue, скорее всего, обеспечит поддержку 64­бит­ декабре 2010 года компания IBM представила новую ной системе команд ARM;

технологию создания микросхем, позволяющую объ­ • новейший релиз ядра Linux 3.7, появившийся единять на одной подложке электронные и оптические в декабре 2012 года, уже рассчитан на поддержку компоненты в рамках единого производственного про­ архитектуры AArch64 (ARM64);

цесса CMOS Integrated Silicon Nanophotonics.

• представляет интерес разработка российской За два прошедших года компания IBM сдела­ компании “Эльбрус Технологии”, которая позволит ла еще один шаг на пути развития технологии – в эмулировать систему команд процессоров Intel для декабре 2012 года она объявила о возможности на­ ARM­серверов, что, в свою очередь, обеспечит возмож­ ладить коммерческое производство нанофотонных ность переноса программного обеспечения, написанного чипов (рис. 5, 6), для чего может быть использован для платформы x86, на серверы с процессорами ARM. широко распространенный технологический процесс с нормой 90 nm.

Многоядерные процессоры для мобильных Таким образом, уже в ближайшее время, благода ря технологическому прорыву компании IBM, бу устройств дет кардинально увеличена скорость обмена данны В 2013 году 4­ядерным процессорам еще только ми между компонентами, образующими CMOS-чип – предстоит стать мейнстримовской компонентой мо­ бильных устройств, однако уже появились новые это достигается заменой электрических импульсов на ориентиры: световые. В первую очередь нанофотонные чипы IBM • сразу после новогодних праздников компания будут востребованы при разработке серверов и обору­ Samsung представила на выставке CES’2013 создан­ 2013 дования дата­центров.

ный на основе технологии ARM big.LITTLE 8­ядер­ ный процессор Exynos, который сочетает четыре Технологический процесс 14 nm ядра Cortex-A15 и четыре Cortex-A7. Каждая “квад­ В конце декабря 2012 года компания Samsung рига” ядер будет работать отдельно друг от друга.

сообщила о достижении стадии tape-out (этапа, Для решения простых задач будут использоваться предшествующего изготовлению фотошаблона для менее производительные и энергозатратные ядра печати чипов) в освоении технологического процес­ Cortex-A7 (тактовая частота 1.2 GHz). Для операций, са по норме 14 nm для производства микросхем, в требующих вычислений с высокой производительнос­которых применяются транзисторы FinFET с трех­ тью, будут подключаться ядра Cortex-A15 (1.8 GHz);


мерной структурой затвора. Samsung работает в тес­ • ведутся разработки следующего поколения про­ ном сотрудничестве со своими партнерами – ARM, цессоров. Компания Intel работает над созданием Cadence, Mentor и Synopsys.

Напомним, что первые в мире “трехмерные” 48­ядерного процессора. Аналитики компании счи­ транзисторы изготовила в середине 2011 года ком тают, что у перспективных смартфонов и планшетов пания Intel с помощью своей Табл. 6. Ориентировочное быстродействие, прорывной технологии Tri-Gate необходимое для решения некоторых сложных задач (см. прошлогодний обзор [6]).

Эта технология уже применяется Задачи моделирования Быстродействие в производстве процессоров ново­ Автомобилестроение 10 FLOPS 100 TFLOPS го поколения Ivy Bridge по техно­ Дозвуковые летательные аппараты 10 FLOPS 1 PFLOPS логической норме 22 nm.

Лазерные системы 1016 FLOPS 10 PFLOPS Отметим также, что техноло­ гический процесс 22 nm освоен Динамика молекул в задачах биологии 10 FLOPS 100 PFLOPS в Институте микроэлектрони­ Сверх­ и гиперзвуковые летательные 1 EFLOPS ки Китайской академии наук 1018 FLOPS аппараты (Institute of Microelectronics of Астрофизика и космология 1019 FLOPS 10 EFLOPS Shinese Academy of Sciences – Турбулентность 1020 FLOPS 100 EFLOPS IMECAS), о чём также стало из­ 1 ZFLOPS вестно под занавес 2012 года.

Квантовая химия 1021 FLOPS 84 CAD/CAM/CAE Observer #1 (77) / Устройства СУПЕРКОМПЬЮТЕРЫ И ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ Information super highways inside IBM PureSystems с аккумулированными an IBM Silicon Nanophotonics chip экспертными знаниями В апреле 2012 года компания IBM представила разработку, которая позволит изменить традицион­ ные подходы к построению корпоративной IT­инф­ раструктуры: интегрированные программно­аппа­ ратные комплексы PureSystems, в которых акку­ мулированы экспертные знания по инсталляции и обслуживанию приложений. Четыре года система создавалась специалистами 37­ми лабораторий IBM в 17 странах, общий объем инвестиций соста­ вил 2 млрд. долларов.

Семейство IBM PureSystems в настоящее время представлено двумя системами:

• PureFlex System – экспертные знания, акку­ Источник: IBM мулированные в этой системе, позволяют находить ресурсы, необходимые для обработки информации, и прогнозировать потребность в них;

• PureApplication System – позволяет оптимизи­ ровать развертывание и загруженность бизнес­при­ Рис. 6. Интеграция высокоскоростных ложений сторонних производителей. магистралей передачи информации в чипе IBM Silicon Nanophotonics.

Cross-sectional view of an IBM Silicon Синим цветом отмечены волноводы для Nanophotonics chip combining optical and передачи оптических сигналов, желтым – electrical circuits медные провода для электрических сигналов Программная среда для мобильных устройств различных типов Разработчиками двух наиболее популярных операционных систем в 2012 году сделаны важные шаги, которые позволят в будущем инсталлировать на мобильных устройствах разных типов операцион­ ные системы, построенные на базе единого ядра:

• в новейшем релизе ядра Linux 3.7 поддержи­ вается возможность формирования многоплатфор­ менных ARM­сборок. Благодаря применению еди­ ного ядра, теперь можно обеспечить совместимость мобильных устройств, работающих на ARM­про­ цессорах различных лицензиатов под управлением различных ОС на базе Linux;

• компания Microsoft выпустила две новейшие Источник: IBM ОС для мобильных компьютеров на базе процессо­ ров с системами команд x86 (Windows 8) и ARM (Windows RT), а также ОС Windows Phone 8 для смартфонов и мобильных телефонов. По оценке Билла ейтса, в ближайшем будущем появится Рис. 5. Чип Silicon Nanophotonics с интегриро- единая ОС (возможно, это будет Windows Blue), ванными каналами передачи оптических в которой будут сочетаться достижения всех трех и электрических сигналов. систем. Появление единой ОС будет символизи­ Технология CMOS Integrated Silicon ровать сближение функциональности мобильных Nanophotonics, предусматривающая использо- устройств разных типов – ПК, планшетников и вание нормы 90 nm, позволяет объединять фо- смартфонов.

тодетектор (прямоугольник красного цвета на Известно, что Windows является наиболее попу­ левой половине куба) и модулятор (синий прямо лярной операционной системой для персональных угольник на правой половине куба), которые при компьютеров и серверов (а в 2012 году вышла вер­ изготовлении микросхемы оказываются рядом сия Windows Server 2012, поддерживающая облач­ с кремниевыми транзисторами (красные вкрап ную обработку информации). На суперкомпьютерах ления справа от куба). Нанофотонные цепи и и мобильных устройствах обычно устанавливается транзисторы соединяются металлическими про водниками (желтый цвет) на девяти слоях система Linux. Кстати говоря, в 2012 году системе CAD/CAM/CAE Observer #1 (77) / Android (созданной на базе Linux) для мобильных инновациями (табл. 1). Здесь можно вспомнить пер­.

устройств исполнилось пять лет. сональный компьютер (один из первых ПК был Создание единого ядра для каждой ОС позволит собран в IBM в 1981 году, см. табл. 5) и смартфон в ближайшем будущем сблизить функциональность (один из первых в мире смартфонов сделан в IBM в всего спектра устройств для высокопроизводитель­ 1992 году, см. табл. 4;

то есть, в 2012 году он отметил ных вычислений – от суперкомпьютеров до смарт­ свое 20­летие), фонов – для каждой из линеек, работающих соот­ Таким образом, компания Apple вряд ли смогла бы ветственно, под Windows или Linux. Это, безуслов­ запатентовать свой бизнес­подход и обеспечить себе монопольное положение в судебном порядке. J но, расширит возможности пользователей по выбору необходимого им инструмента.

О прогнозах Позиционирование компаний на рынке Обзоры обычно завершаются прогнозами. Такой Вследствие острой конкуренции за место под материал пока еще пребывает на стадии созревания, солнцем на новых сегментах рынков мобильных поэтому написание прогнозной части к обзору по устройств (табл. 1) даже ведущие компании вынуж­ HPC автор оставил себе в качестве домашнего зада­ ния на конец только наступившего 2013 года. J дены пересматривать направления бизнеса и свое позиционирование на рынке. Зачастую обозревате­ Любознательным читателям можно порекомендо­ ли объясняют это желанием воспользоваться опы­ вать недавние публикации аналитических компаний том компании Apple, которая продемонстрировала в IDC и Gartner с прогнозами на 2013 год, а также 2012 году великолепные результаты, достигнув пика ежегодный прогноз айбиэмовских аналитиков на капитализации и побив свой рекорд по заработан­ пять лет – “Next 5 in 5”.

ной прибыли.

Литература На самом деле, в эру, которую теперь принято на­ 1. Павлов C. Назад к мейнфреймам? // CAD/CAM/ зывать “Post PC”, бизнес успешных ИТ­компаний, если его рассматривать, не вдаваясь в нюансы, скла­ CAE Observer, 2005, № 6, с. 86–90.

дывается из трех составляющих (весовые коэффи­ 2. Павлов С. Инженерный анализ на персо­ циенты которых могут быть разными): нальном суперкомпьютере? Достижения на рын­ ке систем высокопроизводительных вычислений // поставка собственного аппаратного обеспечения;

поставка собственного программного обеспечения;

CAD/CAM/CAE Observer, 2007, № 5, с. 87–96.

облачный сервис по доставке пользователю кон­ 3. Павлов С. Системы высокопроизводитель­ тента и приложений (собственной или сторонней раз­ ных вычислений: достижения 2007–2008 годов.

работки) для изделий компании. Часть I. Рекорды и лидеры HPC­рынка и рейтин­ Из компаний, которые работают на рынках га Top500. Часть II. Региональный срез рейтинга ИТ­изделий массового спроса, лидером в реализа­ Top500. Российский рейтинг Топ50. Перспектив­ ные программы // CAD/CAM/CAE Observer, 2008, ции такого подхода является Apple. Заслуживают упоминания и другие компании, которые идут в № 7, с. 81–89;

№ 8, с. 84–89.

этом направлении: 4. Павлов С. Системы высокопроизводительных • софтверная компания Oracle приобрела в вычислений: достижения 2008–2009 годов. Части I, II // CAD/CAM/CAE Observer, 2009, № 5, с. 81–92;

2009 году хардверную Sun Microsystems;

• софтверная компания Google в мае 2012 года №8, с. 78–87.

приобрела за 12.5 млрд. долларов компанию Motorola 5. Павлов С. Системы высокопроизводительных Mobility и стала, таким образом, не только проекти­ вычислений в 2009–2010 годах: обзор достиже­ ний и анализ рынка. Части I, II // CAD/CAM/CAE ровщиком хромбуков, но и поставщиком мобильных устройств;

Observer, 2010, №5, с. 84–92;

№8, с. 73–84.

• софтверная компания Microsoft в 2012 году вы­ 6. Павлов С. Системы высокопроизводительных пустила устройство Surface (как на Intel­, так и на вычислений в 2010–2011 годах: обзор достиже­ ний и анализ рынка. Части I, II // CAD/CAM/CAE ARM­процессорах) и стала участником рынка план­ шетных компьютеров;

Observer, 2011, №5, с. 74–80;

№6, с. 78–84;

2012, • хардверная компания Dell в конце 2012 года № 1, с. 79–90.

объявила о том, что становится поставщиком реше­ 7. Павлов С. Системы высокопроизводительных ний, что, по существу, означает движение в направ­ вычислений в 2011–2012 годах: обзор достижений и анализ рынка. Части I, II // CAD/CAM/CAE лении поставки аппаратно­программных комплексов.

Следует отметить, что признанный инноватор – Observer, 2012, №5, с. 76–87;

№8, с. 8–20.

компания IBM, являющаяся лидером на серверном Об авторе:

рынке (который рассчитан не на массового, а на Павлов Сергей Иванович – Dr. Phys., редак­ корпоративного потребителя, и потому значительно реже освещается в новостной ленте) – аналогичный тор аналитического PLM­журнала CAD/CAM/CAE подход к построению бизнеса исповедует не один Observer (sergey@cadcamcae.lv), научный сотруд­ год. Любопытно, что IBM нередко создает продук­ ник Лаборатории математического моделирования ты, впоследствии формирующие новые рынки, с окружающей среды и технологических процессов которых компания затем уходит, увлекшись другими Латвийского университета (Sergejs.Pavlovs@lu.lv) 86 CAD/CAM/CAE Observer #1 (77) /

Pages:     | 1 ||
 





 
© 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.