Inside Tsubame - Nvidia GPU-supertietokone

Kun tulet atk-huoneeseen Tokion teknillisen korkeakoulun atk-rakennuksen toisessa kerroksessa, et ole heti löytänyt Japanin toisen nopeimman supertietokoneen koko. Et näe Tsubame-tietokoneen teollisuusilmastointilaitteistoista, jotka seisovat tielläsi, mutta tämä itsessään kertoo. Kun yli 30 000 jalostusydintä kuulee, kone kuluttaa virran megawattia ja on pidettävä viileänä.

Tsubame on sijoittunut maailman 29: nnopeimman supertietokoneen uusimmalla 500 500: n huippulukemalla nopeudella 77.48T Flops (Vaikka sen asema on suhteellisen hyvä, se ei ole sitä, mikä tekee siitä niin erikoisen. Tsubamesta on mielenkiintoista se, että se ei tue keskitetysti suorittimien (keskusprosessointiyksiköiden) raakaa prosessointitehoa saadakseen työnsä päätökseen. Tsubame sisältää satoja samantyyppisiä grafiikkaprosessoreita, joita käytetään kuluttaja-PC: ssä ja toimivat rinnakkain prosessorien kanssa sekoitetussa ympäristössä, jonka jotkut sanovat olevan malli tuleville supertietokoneille, jotka palvelevat tieteenalojen, kuten materiaalikemian.

[Lue lisää: ja varmuuskopiointi]

Grafiikkaprosessorit (GPU) ovat erittäin hyviä suorittamaan samaa laskutoimitusta nopeasti suurilla tietomäärillä, jotta ne voivat tehdä muutamia ongelmia esimerkiksi molekyylidynamiikan, fysiikan simulaatioiden ja kuvankäsittelyn aloilla.

"Uskon, että valtaosa mielenkiintoisista tulevaisuuden ongelmista, jotka vaikuttavat ihmiskuntaan, kun vaikutus tulee luonteeltaan … vaatii kykyä manipuloida ja laskea erittäin suurella tietojoukolla", sanoo toimitusjohtaja Jen-Hsun Huang Nvidia, joka puhui yliopistossa tällä viikolla. Tsubame käyttää 680 Nvidian Tesla-näytönohjainta.

Kuinka paljon GPU: t tekevät? Yliopiston materiaalikemian professori Takayuki Aoki sanoi, että simulaatiot, jotka kestivät kolme kuukautta, kestää 10 tuntia Tsubamessa.

Tsubame itse - kun siirryt ilmastointilaitteiden ohi - jaetaan useisiin huoneisiin kahdessa rakennuksen lattiat ja koostuu suurelta osin telineasennetuista Sun x4600 -järjestelmistä. Näistä on yhteensä 655, joista kussakin on 16 AMD Opteron CPU -ydintä ja Clearspeed CSX600 -kiihdytinlevyjä.

Grafiikkapiirejä on 170 Nvidia Tesla S1070-telineasennusyksikköä, jotka on raotettu Sun-järjestelmät. Jokaisella 1U Nvidia -järjestelmällä on neljä GPU: ta, joista jokaisessa on 240 prosessoriydintä yhteensä 960 ytimestä järjestelmää kohden.

Tesla-järjestelmät lisättiin Tsubameen noin viikon ajan tietokoneen ollessa toiminnassa.

"Ihmiset ajattelivat, että olimme hulluja", sanoo Satoshi Matsuoka, maailmanlaajuisen tieteellisen informaation ja laskentakeskuksen johtaja yliopistossa. "Tämä on 1 miljardin dollarin (11 miljoonan dollarin) supertietokone, joka kuluttaisi megawattia valtaa, mutta teknisesti todettiin, että se oli mahdollista."

Tuloksena on, mitä yliopiston henkilökunta kutsuu Tsubame-supertietokoneen versioksi 1.2.

" Mielestäni meidän olisi pitänyt pystyä saavuttamaan 85 [T Flops], mutta loppu ajoimme niin, että se oli 77 [T Flops], sanoo Matsuokasta vertailuarvoista järjestelmässä. 85T Flopilla se olisi noussut pari paikkaa Top 500: ssa ja se on sijoittunut nopeimmin Japaniin.

On aina seuraavan kerran: Uusi Top 500 -luettelo tulee ulos kesäkuussa 2009 ja Tokion teknillinen tutkimuslaitos etsii myös eteenpäin

"Tämä ei ole Tsubamen loppu, vaan GPU: n kiihtyvyys on alkuvaiheessa", sanoi Matsuoka. "Uskomme, että maailmassa tulee olemaan supertietokoneita, jotka rekisteröivät useita petaflopsia tulevina vuosina ja haluamme seurata niitä."

Tsubame 2.0: n, kun hän kutsui seuraavan päivityksen, pitäisi olla täällä seuraavien kahden vuoden aikana ja hänellä on pitkäaikainen suorituskyky vähintään petaflopilla (petaflop on 1 000 teraflopsia), hän sanoi. Koneen perusrakenne ei ole vielä viimeistelty, mutta se jatkaa sekoituskoneiden ja GPU: ien heterogeenistä laskentaperustaa.