Porady
Supersprzęt nad Wisłą i Odrą
PC Format Extra 2/2019

O tym, czym jest superkomputer, pisaliśmy w PC Formacie Extra 1/2019. W skrócie: jest to sprzęt, który zapewnia nieosiągalne wcześniej możliwości obliczeniowe. Sprzęt, który do niedawna nazywany był superkomputerem, z czasem przestaje nim być. Najlepsze maszyny obliczeniowe z lat 80. miały mniejszą moc obliczeniową niż dzisiejsze pecety, konsole i smartfony. Robert Szyszka


Na tle światowych centrów obliczeniowych polskie wypadają bardzo przyzwoicie. Nie możemy się oczywiście poszczycić komputerami na miarę amerykańskich czy chińskich, ale nasze maszyny regularnie pojawiają się na liście TOP500, określanej także mianem testu LINPACK. To aktualizowane co pół roku zestawienie zawiera pięćset najszybszych systemów komputerowych na świecie. Aktualnie na TOP500 notowane są cztery nasze komputery, ale w przeszłości bywało ich więcej. Najwyższa lokata, jaką zajął polski superkomputer, należy do krakowskiego Prometheusa. Było to 38. miejsce w zestawieniu z listopada 2015 roku.

Równie dobrze wygląda efektywność naszych systemów. Wszystkie polskie superkomputery plasują się w drugiej setce rankingu Green500, układanego na podstawie wydajności obliczeniowej uzyskanej z jednego wata mocy zasilającej. W historii tego zestawienia jedna z naszych maszyn zajmowała nawet pierwsze miejsce.

Najlepsze i najszybsze

Najszybszy polski superkomputer, Prometheus, został zbudowany dla Akademii Górniczo-Hutniczej przez HP i kosztował w momencie uruchomienia, w 2015 roku, ponad 40 milionów złotych. Tworzące go 2200 węzłów serwerowych HP Apollo 8000 z procesorami Intel Xeon E5-2680v3 daje do dyspozycji ponad 55 000 rdzeni obliczeniowych. Komputer wyposażony jest też w karty Nvidia Tesla z procesorami graficznymi GPGPU umożliwiającymi wykonywanie obliczeń ogólnego przeznaczenia (takimi jak CPU). W sumie daje to wydajność maksymalną rzędu 1700 TFLOPS. Poszczególne elementy połączone są superszybką siecią InfiniBand FDR o przepustowości 56 Gbit/s. Prometheus ma 282 TB pamięci operacyjnej w technologii DDR4 oraz dwa systemy plików o łącznej pojemności 10 petabajtów i szybkości dostępu 180 GB/s.

Nasz najszybszy superkomputer w chwili uruchomienia był na 48. miejscu, a krótko po tym, po rozbudowie, zajmował najwyższą w historii 38. lokatę. Prof. Kazimierz Wiatr, dyrektor ACK Cyfronet AGH, mówił o nim tak: Dla zobrazowania szybkości pracy Prometheusa można powiedzieć, że w celu dorównania jego możliwościom należałoby wykorzystać moc ponad 50 000 najwyższej klasy komputerów PC w najmocniejszej konfiguracji, dodatkowo połączonych superszybką siecią i zarządzanych specjalnym oprogramowaniem.

CPU i GPU oraz moduły pamięci chłodzone są cieczą za pomocą specjalnego systemu rurek cieplnych. Serwery pozostają suche i w każdej chwili można wyjąć bez obawy zalania cieczą. Stosowane zazwyczaj w taki instalacjach energochłonne generatory wody lodowej zostały zastąpione o wiele tańszymi wymiennikami ciepła. To wystarcza w naszej strefie klimatycznej. Dzięki takim rozwiązaniom udało się uzyskać jedną z oszczędniejszych konstrukcji na świecie. Efektywne chłodzenie pozwoliło też zainstalować aż 144 serwerów w pojedynczej szafie, a cały system zmieścić jedynie w 20 szafach. Dzięki temu ważąca ponad 40 ton jednostka obliczeniowa zajmuje powierzchnię tylko 18 metrów kwadratowych. Prawidłowe funkcjonowanie zapewnia też system gwarantowanego zasilania, awaryjny agregat oraz instalacje klimatyzacji i gazowe instalacje przeciwpożarowe. Prof. Wiatr tak podkreślał zalety konstrukcji Prometheusa: By osiągnąć analogiczne moce obliczeniowe, poprzednik Prometheusa, Zeus musiałby zajmować aż 160 szaf. Poprzednikiem Zeusa był umieszczony w ośmiu szafach Baribal o mocy obliczeniowej 1,5 teraflopa – Prometheus zbudowany w tamtej technologii zajmowałby ponad 12 000 szaf!

Pracę Prometheusa wspomaga cały czas jego poprzednik – Zeus, który był notowany na liście TOP500 w latach 2008–2015. Najwyżej znajdował się na 81 pozycji tej listy. Zeus ma łącznie ponad 25 000 rdzeni obliczeniowych i ponad 200 procesorów graficznych GPGPU. Jego wydajność wynosi około 270 TFLOPS. Wyposażony został w 60 TB pamięci operacyjnej i sieć InfiniBand łączącą poszczególne komponenty systemu. Magazyn danych Zeusa to pamięć dyskowa o pojemności 2,3 PB.

Prometheus i Zeus używane są między innymi do przewidywania struktur białek oraz symulacji rynków finansowych. Superkomputery Cyfronetu pomagają w badaniach nad nowotworami, analizują konstrukcje inżynierskie, modelują zjawiska fizyczne. Systemy biorą też udział w projektach międzynarodowych. Wspomagają między innymi superkomputer zainstalowany w CERN-ie oraz badania nad falami grawitacyjnymi.



Zobacz również