Seuraavaksi: Exascale-tietokoneet, joiden odotetaan saapuvan vuoteen 2020 mennessä

Jos supertietokoneiden nopeuksien kasvu jatkuu nykyisellä tahdillaan, näemme ensimmäisen laskentokoneen vuoteen 2020 mennessä.

Tällaisten suurten tietokoneiden järjestelmien arkkitehdit joutuvat kuitenkin kohtaamaan monia kriittisiä kysymyksiä, joita varoittava varoittaja varoittaa.

"Haasteet ovat merkittäviä koneen toimittamisen kannalta" sanoi Jack Dongarra, University of Tennessee, Knoxville, tutkija, joka on yksi päämiehistä takana Top500. Dongarra puhui SC2012-konferenssissa, joka pidetään tällä viikolla Salt Lake Cityssä viime viikolla julkaistun luettelon viimeisimmästä versiosta.

Meillä on vielä keino mennä ennen kuin exascale-suorituskyky on mahdollista. Exascale-kone pystyy viisitoista FLOPS (floating point operations per second) tai 10-18 FLOPS. Jopa tämän päivän nopeimmat supertietokoneet tarjoavat alle 20 prosenttia exascale-koneen ominaisuuksista.

Top500

Uudet korkeudet

Top500-supertietokoneiden viimeisimmässä versiossa julkaistiin maanantaina luettelon nopein tietokone oli Oak Ridge National Laboratory Titan -järjestelmä, kone, joka pystyi suorittamaan 17,59 petaflopsia. Petaflop on nelikulmioinen liukulukulaskenta sekunnissa tai 10-15: n FLOPS.

Mutta jokainen uusi Top500-lista, joka kootaan kahdesti vuodessa, osoittaa kuinka nopeasti supertietokoneiden nopeudet kasvavat. Listasta päätellen supertietokoneet näyttävät nousevan kymmenkertaisesti kymmenen vuoden välein. Vuonna 1996 ensimmäinen teraflop-tietokone ilmestyi Top500: lle, ja vuonna 2008 ensimmäinen petaflop-tietokone ilmestyi listalle. Tästä kehitystasosta ekstrapoloimalla Dongarra arvioi, että exascale-laskennan pitäisi saavuttaa noin 2020.

High Performance Computing (HPC) -yhteisö on ottanut ylimääräisen laskennan merkittävänä virstanpylväänä. Intel on luonut joukon massiivisesti moniportaisia ​​prosessoreita nimeltä Phi, jota yritys toivoo voivansa toimia perustana exascale-tietokoneille, jotka voisivat olla käynnissä vuoteen 2018 mennessä.

Dongarra esitteli puhemiehistään eksaltakoneen ominaisuuksia. Tällaisella koneella on todennäköisesti 100 000 - 1 000 000 solmua ja pystyy toteuttamaan jopa miljardi säiettä milloin tahansa. Yksittäisen solmun suorituskyvyn pitäisi olla välillä 1,5 ja 15 teraflopsia, ja yhteenliitäntöjen on oltava läpäisykykyä 200-400 gigatavua sekunnissa.

Superkompelukoneiden on rakennettava koneensa niin, että niiden kustannukset ja virrankulutus eivät kasva lineaarisesti yhdessä suorituskyvyn kanssa, jotta ne eivät kasvaisi liian kalliiksi ostaa ja ajaa, Dongarra sanoi. Exascale-koneen pitäisi maksaa noin 200 miljoonaa dollaria ja käyttää vain noin 20 megawattia tai noin 50 gigaflopsia wattia kohti.

Dongarra odottaa, että puolet kustannuksista tällaisen tietokoneen rakentamisesta olisi varattu järjestelmän hankkimiseen. Muistivalmistajien etenemissuunnitelmien mukaan Dongarra arvioi, että 100 miljoonaa dollaria ostaa 32 petatavun ja 64 petatavun muistia välillä vuoteen 2020 mennessä.

Top500

Ohjelmistovaatimukset

Hardware-laitteiden haasteiden lisäksi exascalen supertietokoneiden suunnittelijat myös tarttua ohjelmistokysymyksiin. Yksi asia on synkronointi, Dongarra sanoi. Nykypäivän koneet siirtävät tehtäviä monien eri solmujen kesken, vaikka tätä lähestymistapaa on virtaviivaistettava, kun solmujen määrä kasvaa.

"Nykyään rinnakkaiskäsittelyn malli on haarukan / liittymismalli, mutta et voi tehdä sitä [meidän on muutettava mallimme, meidän on oltava synkronisempia ", Dongarra sanoi. Samojen linjojen lisäksi on kehitettävä algoritmeja, jotka vähentävät solmujen kokonaisviestintää.

Myös muita tekijöitä on tarkasteltava. Ohjelmiston tulee sisältää sisäänrakennetut rutiinit optimointiin. "Emme voi luottaa siihen, että käyttäjä asettaa oikeat nupit ja valitsee ohjelmat toimimaan missä tahansa lähellä huipputehoa", Dongarra sanoi. Virheenkestävyys on toinen tärkeä ominaisuus, samoin kuin tulosten toistettavuus tai tae, että monimutkainen laskenta tuottaa täsmälleen saman vastauksen, kun sitä käytetään useammin kuin kerran.

Toistettavuus voi tuntua ilmeiseltä ominaisuudeksi tietokoneelle. Itse asiassa se voi olla haaste valtaville laskelmille monikäyttösovelluksille.

"Numeeristen menetelmien näkökulmasta on vaikea taata bittistä toistettavuutta", Dongarra sanoi. "Ensisijainen ongelma on vähentää - yhteenlaskettu numeroiden rinnakkain.Jos en voi taata järjestystä, jossa nämä numerot tulevat yhteen, minulla on erilaisia ​​pyöristysvirheitä. Pieni ero voidaan suurentaa tavalla, joka voi aiheuttaa vastauksia katastrofaalisesti. "

" Meidän on löydettävä skenaario, jossa voimme taata järjestyksen, jolla nämä toiminnot tehdään, jotta voimme taata, että meillä on samat tulokset, "Dongarra sanoi.

Joab Jackson kattaa yrityssovellukset ja yleiset teknologiauutiset uutiset IDG News Service. Seuraa Joab Twitterissä osoitteessa @Joab_Jackson. Joabin sähköpostiosoite on [email protected]