За эксафлопным барьером

В очередном рейтинге самых производительных суперкомпьютеров мира продолжают лидировать США. Правда, следует учесть, что занявшие вторую позицию китайцы на этот раз не стали подавать свою заявку на перфоманс-тест своих новых машин. Россия тоже представлена старыми моделями и занимает восьмую строчку
За эксафлопным барьером
Новый лидер — американский суперкомпьютер Frontier, недавно запущенный в Национальной исследовательской лаборатории Оук-Ридж (Oak Ridge National Laboratory, ORNL, штат Теннесси)
ixbt.com

30 мая был опубликован очередной, 59-й по счету, рейтинг 500 самых производительных суперкомпьютеров мира (Top500 Supercomputers List; эта табель о рангах публично обновляется раз в полгода начиная с 1993-го).

Главной «фишкой» этого нового рейтинга, безусловно, стало долгожданное преодоление так называемого эксафлопсного барьера (способности выполнять квинтиллион (10 с 18 нолями) операций с плавающей запятой в секунду): на этот рекордный уровень вышел новый лидер — американский суперкомпьютер Frontier, недавно запущенный в Национальной исследовательской лаборатории Оук-Ридж (Oak Ridge National Laboratory, ORNL, штат Теннесси). Согласно тестовым данным (High-Performance Linpack Benchmark), его устойчивая производительность составила 1,102 Эфлопс, а теоретическая пиковая — 1,686 Эфлопс.

Не вдаваясь в технические подробности, ограничимся основными текущими характеристиками этого «монстра»: Frontier состоит из 74 специально построенных суперкомпьютерных стоек HPE Cray EX более чем с 9400 CPU AMD и более чем 37 000 GPU, хранилищем данных в 700 петабайт с пиковой скоростью записи информации 5 терабайт в секунду, а также обладает системой энергоэффективного жидкостного охлаждения, которое позволяет прокачивать через нее около 6000 галлонов (22 700 литров) воды каждую минуту, и оснащен 90 милями (~145 км) сетевых кабелей. Разработчики Frontier отмечают, что теоретическая пиковая производительность этой системы в скором времени должна составить 2 Эфлопс.

Показательно также, что суммарная производительность суперкомпьютеров всего списка Top500 впервые превысила эксафлопсный уровень лишь четыре года назад, в июне 2018-го, составив 1,22 «совокупных эксафлопса». Общая производительность систем текущего списка составляет 4,40 Эфлопс.


САММИТ.jpg
Cуперкомпьютер Summit основан на процессорах Power 9 от IBM и графических ускорителях Nvidia V100
Wikipedia

Десятка самых-самых

Впервые о планах запуска Frontier стало известно в мае 2019 года, когда тогда еще независимый производитель суперкомпьютеров Cray Inc. (уже через два месяца после этого его за 1.4 млрд долларов приобрела HPE, Hewlett Packard Enterprise) заключил контракт с ORNL на 1,5-эксафлопсную систему Shasta на сумму 500 млн долларов (плюс 100 млн долларов на единовременные инженерные расходы). Важно также отметить, что дизайн системы, выигравшей этот тендер, был основан на процессорах Epyc и графических процессорах Instinct от AMD, что стало ее принципиальным отличием от предшествующей системы-рекордсмена, суперкомпьютера Summit (он установлен в той же ORNL), которая была основана на процессорах Power9 от IBM и графических ускорителях Nvidia V100.

И, согласно последним бенчмаркам, Frontier работает быстрее, чем следующие семь систем в Top500 вместе взятые.

Японская система Fugaku в RIKEN (RIKEN Center for Computational Science, R-CCS, в японском Кобе), которая в течение двух лет занимала первое место в чартах суперкомпьютеров, теперь опустилась на вторую позицию. Эта машина, которая стоит на 40% дороже Frontier, сегодня обеспечивает чуть более четверти его пиковой производительности при практически той же мощности.

magnifier.png Суммарная производительность суперкомпьютеров всего списка Top500 впервые превысила эксафлопсный уровень лишь четыре года назад, в июне 2018-го, составив 1,22 «совокупных эксафлопса»

Третий в текущем рейтинге — еще один новичок, совместный продукт ЕС и Финляндии суперкомпьютер LUMI (это аббревиатура от Large Unified Modern Infrastructure, но стоит уточнить, что на финском языке lumi означает «снег»), созданный на базе дата-центра CSC, государственного IT-центра по развитию научных исследований в Каяани, небольшом городе в центральной части Финляндии. Крупнейший на сегодня европейский суперкомпьютер LUMI софинансируется на паритетной основе

EuroHPC JU (государственно-частное партнерство в области высокопроизводительных вычислений, объединяющее ресурсы Евросоюза с ресурсами участвующих государств — членов ЕС и ассоциированных государств — участников программы «Горизонт 2020» со штаб-квартирой в Люксембурге) и консорциумом десяти стран ЕС.

Четвертый номер списка «самых-самых» — упоминавшийся выше Summit ORNL, который в 2018‒2019 годах возглавлял этот рейтинг.

На пятой позиции американский суперкомпьютер Sierra в Lawrence Livermore National Laboratory (штат Калифорния), на смену которому вскоре должен прийти более мощный El Capitan с заявленной пиковой производительностью свыше 2 Эфлопс.

Шестой в рейтинге — еще один бывший лидер, китайский Sunway TaihuLight (подробнее о специфических «китайских раскладах» см. далее).

magnifier.png Китайцы просто-напросто на сей раз не подали официальную заявку на участие в перформанс-тесте Linpack, по которому прежде всего и отслеживаются текущие показатели мощнейших суперкомпьютеров

Следом идут очередная американская система Perlmutter, установленная в Lawrence Berkeley National Laboratory, суперкомпьютер Selene, детище ведущего разработчика графических ускорителей Nvidia (Selene располагается в центре обработки данных рядом со штаб-квартирой Nvidia в Кремниевой долине) и китайский «монстр № 2» — Tianhe-2A.

И наконец, завершает первую десятку еще одна новая суперкомпьютерная система — французская Adastra, о предстоящем запуске которой было объявлено только в ноябре прошлого года (ее переход в рабочий режим должен был произойти весной 2022-го). Это система «общего пользования» Grand Équipment National de Calcul Intensif (GENCI, французское национальное агентство по высокопроизводительным вычислениям) и Centre Informatique National de l'Enseignement Supérieur (CINES, Национальный вычислительный центр высшего образования).


Мощные китайские джокеры

Впрочем, у нового глобального рейтинга Top500 имеется один весьма существенный недостаток (точнее, их даже два): в нем никак не учитываются последние достижения китайских разработчиков. Соответственно, в топовой десятке этого рейтинга по-прежнему присутствуют лишь два старых лидера КНР — упомянутые выше Sunway TaihuLight (Циндао) и Tianhe-2A, построенный в Гуанчжоу.

Формально этот минус объясняется тем, что китайцы просто-напросто на сей раз не подали официальную заявку на участие в перформанс-тесте Linpack, по которому прежде всего и отслеживаются текущие показатели мощнейших суперкомпьютеров.

Однако еще осенью прошлого года в специализированных СМИ появилась информация о том, что китайские разработчики смогли раньше других (читай: США) преодолеть магический эксафлопсный рубеж.

magnifier.png Китай, скорее всего, сможет без особых усилий превзойти не только заявленную рекордную производительность в 1,5 Эфлопс суперкомпьютера Frontier, но и теоретическую производительность в 2 Эфлопс другого американского суперкомпьютера — Aurora, который, предположительно, может быть запущен в этом году

А уже в конце ноября 2021-го она была фактически подтверждена: Ассоциация вычислительной техники (Association for Computing Machinery, ACM) присудила престижнейшую премию Гордона Белла «за выдающиеся достижения в области высокопроизводительных вычислений» китайскому New Sunway Supercomputer с формулировкой: «Команде китайских исследователей, использующих новую эксафлопсную систему Sunway для моделирования квантовых схем/сетей».

Две новейшие китайские системы — это OceanLight, которая управляется Суперкомпьютерным центром Уси и расположена в Циндао (провинция Шаньдун), и Tianhe-3, работающую в Национальном суперкомпьютерном центре Тяньцзина (неподалеку от Пекина). И наиболее продвинутая система OceanLight предположительно уже может обеспечивать пиковую производительность в 1,7 (или, по более скромной версии, 1,3) Эфлопс и устойчивую производительность в районе 1,05 Эфлопс, тогда как пиковая теоретическая производительность Tianhe-3 якобы составляет 1,3 Эфлопс.

Как отмечали в своем недавнем обзоре аналитики авторитетного британского издания The Next Platform, Национальный исследовательский центр параллельной компьютерной техники и технологий КНР (NRCPC) в состоянии построить (или, скорее, уже построил «по факту». — «Стимул») рабочую эксафлопсную систему, «дежурно» масштабировав автономные процессоры SW26010, используемые в суперкомпьютере Sunway TaihuLight, который был впервые представлен широкой общественности в июне 2016 года. Причем 260-ядерный процессор SW26010 был изначально вытравлен ведущей китайской полупроводниковой компанией Semiconductor Manufacturing International Corporation (SMIC) по «далеко не самому передовому» 28-нанометровому техпроцессу. И хотя обновленный процессор SW26010-Pro, вытравленный уже по 14-нанометровым технологическим процессам, тоже отнюдь не относится к передовым, Китай, по ехидному мнению этого издания, «без особых угрызений совести готов и далее сжигать много угля» для обеспечения питания и охлаждения комбинированной системы OceanLight, созданной на его основе, и «остается только гадать, что Китай сможет сделать после выхода на 7-нанометровые техпроцессы».

Иными словами, при прочих равных наличие собственных комплектующих (или, условно говоря, пресловутая «технологическая самодостаточность») для Китая сейчас намного важнее, чем пока еще не самая высокая энергоэффективность его суперкомпьютеров и (или) объем совокупных затрат на создание оных.

magnifier.png Благодаря тому что страны — бывшие соседи России по списку, также обладавшие до этого семью участниками, Южная Корея и Нидерланды, потеряли в ней по одному своему представителю, РФ смогла подняться в страновом рейтинге с десятой позиции на восьмую

Более того, по оценкам той же The Next Platform, Китай в обозримом будущем, скорее всего, сможет без особых усилий превзойти не только заявленную рекордную производительность в 1,5 Эфлопс суперкомпьютера Frontier, который в настоящее время настраивается в Национальной лаборатории Oak Ridge, но и превысить пиковую теоретическую производительность в 2 Эфлопс другого американского суперкомпьютера — Aurora, который, предположительно, может быть запущен в этом году Аргоннской национальной лаборатории (Лемонт, штат Иллинойс; хотя в случае с той же Aurora, активно продвигаемой Intel, об этих сроках следует говорить с изрядной долей осторожности с учетом того, что скорый выход на эксафлопсный уровень в Аргонне был анонсирован еще в 2018 году) и даже, возможно, затем превзойти и перформанс очередного флагманского суперкомпьютера США El Capitan, который, опять-таки по предварительным прикидкам его разработчиков, может появиться в калифорнийской Национальной лаборатории им. Лоуренса Ливермора в 2023 году. Причем, по инсайдерской информации издания HPCwire, Китай планирует создать 10-эксафлопсный компьютер уже в 2025‒2026 годах.

Это же издание заодно дает и показательные отсылки на недавний твит ведущего китайского специалиста Джеймса Лина (заместитель директора Центра HPC Шанхайского университета Jiao Tong). Господин Лин прямо заявил, что рейтинг Top500 стал «де-факто списком субъектов, подпадающих под действие американского Entity List» — санкционного списка организаций, составляемого минторгом США, которым требуется получение специальных разрешений (лицензий) для последующей передачи разрабатываемых ими технологий и решений. И далее он сделал весьма недвусмысленное уточнение: «Попадание в Top500 должно способствовать развитию международного сотрудничества, но результат получается обратный. Соответственно, мы не подаем новые заявки в Top500, для того чтобы сохранить нужные связи [с зарубежными партнерами]».


ЧЕРВОНЕНКИС.jpg
Суперкомпьютер «Яндекса» «Червоненкис» (запущен в 2021 году), в последнем чарте он занял 22-ю строчку
Wikipedia

Россия: прыжки на месте

В заключение коротко обозначим текущие суперкомпьютерные позиции России. Новых участников от нашей страны за последние полгода в рейтинге Top500 не появилось, общее число фигурантов осталось прежним: семь.

Возглавляет наш «внутренний рейтинг» суперкомпьютер «Яндекса» «Червоненкис» (запущен в 2021 году), в последнем чарте он занял 22-ю строчку, опустившись по сравнению с предыдущим ноябрьским хит-парадом на три позиции. В тройку отечественных лидеров также входят два других суперкомпьютера «Яндекса» — «Галушкин», созданный в 2021 году (40-е место), и «Ляпунов», разработанный в 2020-м (43-е место).

Есть, правда, и небольшой позитивный момент: благодаря тому что страны — бывшие соседи России по списку, также обладавшие до этого семью участниками, Южная Корея и Нидерланды, потеряли в ней по одному своему представителю, РФ смогла подняться в страновом рейтинге с десятой позиции на восьмую. Выше нее с большим отрывом расположились два очевидных мировых лидера: Китай (173 участника рейтинга) и США (127), далее следуют Япония (34), Германия (31), Франция (22), Канада (14) и Великобритания (12).

Еще по теме:
24.06.2022
В России выявлен первый случай заболевания, вызванного самой новой разновидностью штамма SARS-CoV-2 омикрон — ВА.5. По с...
21.06.2022
Исследователи из Университета Колорадо в Боулдере впервые смогли синтезировать графин — новую аллотропную модификацию уг...
15.06.2022
Национальный чемпион НТЦ «Приводная техника» и интегратор «Росатома» в области систем накопления электроэнергии ООО РЭНЕ...
03.06.2022
Химики МГУ создали самоочищающиеся материалы для химико-биологической защиты, которые пригодятся в самых разных отраслях...
Наверх