Разрабатывается программное обеспечение, которое будет работать на суперкомпьютерах следующего поколения
Заслуженный профессор информатики в университете штата Теннесси в Ноксвилле, Джек Донгарра (Jack Dongarra), разрабатывает программное обеспечение, которое будет иметь решающее значение в запуске следующего поколения суперкомпьютеров.
В течение уже нескольких десятилетий суперкомпьютеры участвуют в решении наиболее актуальных научных проблем — от расшифровки генома человека до прогнозирования климатических изменений. Но их мощность ограничена, а следовательно наши знания. Если производительность нынешних суперЭВМ исчисляется в петафлопсах (например, самый быстродействующий в мире компьютер Tianhe-2 из Китая достигает 33.86 петафлопс, т.е. 1015 флопс), то быстродействие суперкомпьютеров следующего поколения ученые рассчитывают довести до нескольких экзафлопсов, т.е. сделать в тысячу раз больше — 1018 флопс. Компьютер в один экзафлопс сможет выполнять соответственно 1018 операций с плавающей точкой в секунду (именно в них и измеряется производительность компьютеров). Для сравнения, один из мощнейших процессоров для настольных ПК, Intel Core i5-2500K 3.3-3.7 ГГц, имеет призводительность до 118 гигафлопс (109), а процессор A6 в iPhone 5 — 645 Мфлопс (106). Так что переход с петафлопсных компьютеров на экзафлопсные равносилен переходу с iPhone 5 на мощнейший настольный ПК. Но если направление увеличения аппаратной мощности суперкомпьютеров ученые более-менее себе представляют, то с работающим на нем программным обеспечением дело обстоит несколько сложнее.
Получив недавно грант в один миллион долларов на три года от министерства энергетики США, профессор Донгарра приступил к работе. Его проект, получивший название PaRSEC, призван решить проблемы, которые возникают перед прозводителями суперкомпьютеров по мере наращивания их мощности.
«Вы не можете ждать пока появятся экзафлопсные компьютеры и только потом начать думать о соответствующем программном обеспечении и алгоритмах», — сказал Донгарра. «Экзафлопсные компьютеры будут в корне отличаются от тех суперЭВМ, которые мы имеем сегодня. Уже в ближайшем будущем мы должны получить технологию и программное обеспечение для их эффективного использования в решении наиболее острых задач, стоящих перед наукой.»
Сегодняшние суперкомпьютеры имеют несколько миллионов микропроцессоров, их количество у экзафлопсных компьютеров будет достигать миллиарда. Кроме того, с целью преодоления ограничений, присущих нынешним суперкомпьютерам, за счет применения многочисленных центральных вычислительных единиц и гибридных систем кардинально изменится их архитектура. Эти ограничения включают в себя большое количество потребляемой энергии и выделяемого тепла, утечки напряжения и ограниченную полосу пропускания данных через контакты на одном кристалле.
Другая проблема, решением которой занят профессор, связана с выходом из строя одного или нескольких из процессоров суперЭВМ, что особенно актуально с учетом их постоянного наращивания. В настоящее время в случае такого сбоя вычисления приходится повторять полностью или частично.
Появление экзафлопсных компьютеров ожидается к 2020 году.