Susunod: exascale computers, inaasahan na dumating sa pamamagitan ng 2020

Kung ang pagtaas sa bilis ng supercomputer patuloy sa kanilang kasalukuyang bilis, makikita namin ang unang exascale machine sa pamamagitan ng 2020, tinatantya ang maintainers ng

Ang mga arkitekto ng system ng gayong mga malalaking computer, gayunpaman, ay haharap sa ilang mga kritikal na isyu, isang tagapagbantay sa listahan ang nagbababala.

"Ang mga hamon ay magiging matibay para sa paghahatid ng makina," Sinabi ni Jack Dongarra, isang Unibersidad ng Tennessee, Knoxville, tagapagpananaliksik na isa sa mga namumuno sa likod ng Top500. Sinabi ni Dongarra sa kumperensya ng SC2012, na gaganapin sa linggong ito sa Salt Lake City, sa panahon ng isang pagtatanghal tungkol sa pinakabagong edisyon ng listahan, na inilabas noong nakaraang linggo.

Mayroon pa kaming isang paraan upang magawa bago maganap ang pagganap ng exascale. Ang isang exascale machine ay may kakayahang isang quintillion FLOPS (lumulutang na operasyon point sa bawat segundo), o 10 sa 18th FLOPS. Ang pinakamabilis na supercomputers ngayon ay nag-aalok ng mas mababa sa 20 porsiyento ng kakayahan ng isang exascale machine.

Top500

Bagong taas

Sa pinakahuling edisyon ng Top500 listahan ng mga supercomputers, inilabas Lunes, ang pinakamabilis na computer sa listahan ay ang Oak Ridge National Laboratory Titan system, isang makina na may kakayahang isagawa ang 17.59 petaflops. Ang petaflop ay isang quadrillion floating point kalkulasyon kada segundo, o 10 hanggang 15th FLOPS.

Ngunit ang bawat bagong Top500-ang listahan na pinagsama dalawang beses sa isang taon-ay nagpapakita kung gaano kabilis ang mga bilis ng mga supercomputers na lumalaki. Sa paghusga sa listahan, ang mga supercomputers ay tila nakakakuha ng sampung beses sa kapangyarihan bawat sampung taon o higit pa. Noong 1996, lumitaw ang unang teraflop computer sa Top500, at noong 2008, lumitaw ang listahan ng unang computer ng mapflop. Sa pag-uumpisa mula sa rate ng pag-unlad na ito, tinatantiya ni Dongarra na ang exascale computing ay dapat dumating sa paligid ng 2020.

Ang High Performance Computing (HPC) na komunidad ay nakuha sa exascale computing bilang isang pangunahing milestone. Ang Intel ay lumikha ng isang linya ng massive multicore processors, na tinatawag na Phi, na ang pag-asa ng kumpanya ay maaaring magsilbi bilang batayan ng mga computer exascale na maaaring tumatakbo sa 2018. Sa kanyang talk, Dongarra sketched ang mga katangian ng isang exascale machine. Ang ganitong makina ay malamang na magkaroon ng isang lugar sa pagitan ng 100,000 at 1,000,000 node at makakapag-execute ng hanggang isang bilyong mga thread sa anumang naibigay na oras. Ang indibidwal na pagganap ng node ay dapat na nasa pagitan ng 1.5 at 15 na teraflops at ang mga interconnect ay kailangang magkaroon ng mga throughput ng 200 hanggang 400 gigabytes bawat segundo.

Mga gumagawa ng supercomputer ay kailangang bumuo ng kanilang mga makina upang ang kanilang gastos at paggamit ng kuryente ay hindi madaragdagan sa isang linear fashion kasama ang pagganap, baka maging mas mahal sila sa pagbili at pagtakbo, sinabi ni Dongarra. Ang isang exascale machine ay dapat na nagkakahalaga ng mga $ 200 milyon, at gamitin lamang ang tungkol sa 20 megawatts, o halos 50 gigaflops kada wat.

Inaasahan ni Dongarra na ang kalahati ng halaga ng pagtatayo ng gayong computer ay ilalaan para sa pagbili ng memorya para sa sistema. Sa paghuhukom mula sa mga roadmap ng mga tagagawa ng memorya, tinantiya ni Dongarra na ang $ 100 milyon ay bibili sa pagitan ng 32 petabytes sa 64 petabytes ng memorya ng 2020.

Top500

Software challenge

Bilang karagdagan sa mga hamon sa hardware, ang mga designer ng exascale supercomputers ay dapat nakikipag-usap rin sa mga isyu ng software. Ang isang isyu ay magiging synchronization, sabi ni Dongarra. Ang mga makina ngayon ay pumasa sa mga gawain sa maraming iba't ibang mga node, bagaman ang diskarte na ito ay kailangang ma-streamline habang ang bilang ng mga node ay nagdaragdag.

"Ngayon, ang aming modelo para sa parallel processing ay isang fork / sumali sa modelo, ngunit hindi mo ito magagawa sa [ang exascale] na antas ng isang paralelismo. Kailangan nating baguhin ang ating modelo. Kailangan nating maging mas magkakasabay, "sabi ni Dongarra. Sa parehong mga linya, kailangan ng mga algorithm na mabuo na bawasan ang dami ng pangkalahatang komunikasyon sa mga node.

Ang iba pang mga kadahilanan ay dapat isaalang-alang din. Ang software ay dapat na may built-in na gawain para sa pag-optimize. "Hindi kami maaaring umasa sa setting ng user ang mga tamang knobs at dial upang makuha ang software upang tumakbo kahit saan malapit sa peak performance," sabi ni Dongarra. Ang pagkakasunod ng pagkakamali ay isa pang mahalagang katangian, tulad ng reproducibility ng mga resulta, o ang garantiya na ang isang kumplikadong pagkalkula ay makakapagdulot ng eksaktong parehong sagot kapag tumakbo nang higit sa isang beses.

Ang pagiging reproducible ay maaaring mukhang tulad ng isang halata na katangian para sa isang computer. Ngunit sa katunayan, ito ay maaaring maging isang hamon para sa malaking kalkulasyon sa multinode supercomputers.

"Mula sa pananaw ng mga numerical na pamamaraan, ito ay mahirap upang magarantiya bit-matalino reproducibility," sinabi Dongarra. "Ang pangunahing problema ay ang paggawa ng isang pagbawas - isang kabuuan ng mga numero kahanay.Kung hindi ko magagarantiyahan ang pagkakasunud-sunod kung saan ang mga numerong ito ay magkakasama, magkakaroon ako ng iba't ibang mga error sa pag-ikot. sa isang paraan na maaaring maging sanhi ng mga sagot upang magkaiba ang sakuna, "sinabi niya.

" Kailangan nating magkaroon ng sitwasyon kung saan maaari nating garantiya ang pagkakasunud-sunod kung saan ang mga operasyon ay tapos na, upang masiguro natin na magkakaroon tayo ng parehong mga resulta, "Sabi ni Dongarra.

Sinasakop ni Joab Jackson ang software ng enterprise at ang pangkalahatang teknolohiya ng breaking balita para sa

Ang IDG News Service. Sundin si Joab sa Twitter sa @Joab_Jackson. Ang e-mail address ni Joab ay [email protected]