Доклад на http://2015.happydev.ru

1. Человеческим языком о
суперкомпьютерах.
Сергей Хрущев
Институт математики СО РАН
Суперкомпьютерный центр
г. Омск, 2015

2. Два основных типа
суперкомпьютеров и список Top500
• Традиционные системы: “CPU only”.
• Гибридные системы: CPU + вычислители.
• Top500 – список мощнейших суперкомпьютеров мира.
• 1/3 суммарной производительности всех суперкомпьютеров
из Top500 обеспечивается гибридными системами, при этом
их чуть более 100 (т.е. около 20%).
• 1 место уже в шестой раз подряд: Tianhe-2 (Китай).
• Tianhe-2 (Млечный путь-2) – гибридная система.
• Число гибридных систем
(в списке) постоянно растёт.

3. Архитектура суперкомпьютера
Метод соединения
узлов играет
первостепенную
роль

4. Массивно-параллельная система
Block Diagram:
NVIDIA Tesla K20 (GK110)

5. Использование кластера Tesla:
повышение эффективности вычислений
• Решение задач глобальной
маршрутизации данных в реальном
времени.
• Основная проблема:
не существует параллельных
алгоритмов поиска кратчайших путей.
• Имеется огромная потребность в
быстром нахождении путей.
Вариант ускорения алгоритма:
• Имеется возможность предварительного
вычисления маршрутов.
• Однако, массив маршрутов содержит
5 352 247 348 рёбер:
• Время счёта на центральном процессоре:
17910 мс.

6. Системное ПО суперкомпьютера
• Для программирования
используются C/С++ и CUDA.
• Работа с каждым из
вычислителей организуется в
отдельном потоке.
• Для управления потоками
используется OpenMP.
• Взаимосвязь между узлами –
через OpenMPI.
• Каждая вычислительная
программа выполняется под
управлением менеджера
очередей Torque.
• Доступ к кластеру – по
протоколу SSH (только с
фиксированного IP).
Данное ПО обеспечивает работу кластера

7. Перспективы и проблемы
• Увеличение производительности центральных
процессоров замедляется
• Прогресс специализированных вычислителей пока виден
• Фундаментальные ограничения текущей архитектуры:
- трудности с дальнейшим уменьшением техпроцесса
- рост тепловыделения с ростом частоты
«…если мы будем продолжать
использовать современные
методы дизайна процессоров,
то к 2010 году процессоры
будут вырабатывать больше
тепла на квадратный
миллиметр, чем это делает
ядерный реактор…».
Патрик Гелсингер,
директор по технологиям
корпорации Intel
(2001 год)

8. Вычислительная мощность, FLOPS
• “Спейс Шаттл”
• iPhone 6
• GeForce GT 630 (2013 год)
• PlayStation 4 (GPU)
• Tianhe-2 (лидер Top500)
• Человеческий мозг
….…………………………325 000
….……………….1 435 000 000
….…………..692 700 000 000
….………..1 843 000 000 000
…..54 902 400 000 000 000
…999 000 000 000 000 000
(усреднённые/примерные данные)

9. Мозг и компьютер – два разных мира
Живое существо Число нейронов Число синапсов
Медуза 800
Улитка 11 000 ~109
Пчела 960 000
Лягушка 16 000 000
Кошка 760 000 000 ~1013
Макака резус 6 376 000 000
Человек 86 000 000 000 1014
-1015
Африканский слон 267 000 000 000
Нейроморфный процессор
IBM SyNAPSE:
•моделирует 1 000 000 нейронов
•и 256 * 106
синапсов
•содержит более 5 * 109
транзисторов

10. Суперкомпьютер Tesla
• 11776 потоковых процессоров
• объём системного ОЗУ: 48 ГБ.
• объём ОЗУ на вычислителях: 38 ГБ.
• быстродействие в режиме FP64: 6,74 Tflop/s.
• быстродействие в режиме FP32: 18,2 Tflop/s.
Институт математики СО РАН, суперкомпьютерный центр.
•использование суперкомпьютера в режиме тестирования
собственноручно созданного ПО – бесплатно
•коммерческое использование – по договорённости
E-mail: hrushev@omsknet.pro т. 23-72-19

11. Спасибо за внимание.
Массивно-параллельная система снеговиков,
максимальная рабочая температура: -10
С ☺
(Sapporo Snow Festival)