3. Развития средств вычислительной техники на современном этапе.
Совершенствование элементной базы от микропроцессора до принципиально новых компьютеров оптических, биологических, молекулярных, квантовых.
Бурное развитие сетевых технологий в рамках локальных сетей и супер-ЭВМ + глобальные сети - GRID-технологии, метакомпьютинг, облачные вычисления.
Массовость и доступность средств обработки информации.
2 и 3 влечет за собой принципиально изменение рынка труда.
Рост сложно решаемых задач и как результатрост требований к производительности вычислительных средств.
Примеры сложных расчетных задач: а) исследования сверхпроводимости. б) расчет генома человека.
в) задачи фармакология г) расчет прогноза погоды и др.
Мощные компьютеры есть показатель уровня развития общества.
Развитие суперкомпьютеров
1 Ef/s |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
оп./с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1018 |
|||||
|
|
www.top500.org |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
1 Pf/s |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1015 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
1 Tf/s |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1012 |
||||
|
|
|
|
ЭСЛ-база |
|
||||||||||
|
|
|
|
||||||||||||
1 Gf/s |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 9 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
Cray |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
CDC |
|
|
|
|
|
|
КМОП-база |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
1 Mf/s |
|
6600 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Транзисторы |
|
|
ENIAC |
IBM 701 |
10 |
3 |
|
|||
|
|
|
1946 1953 1964 1975 1986 1997 2008 2019 гг.
Суперкомпьютеры в списке Тор 500 |
|||||||
Страна, фирма, тип системы, |
Ввод в |
Колич. |
|
Производит. |
Энер- Top |
||
микропроцессор, |
дейст. |
процес- |
[Tflops] |
потр. |
500 |
||
сорных |
|
пиков. |
тест |
||||
межпроцессорная сеть |
гг. |
ядер |
|
Linp-k |
кВт 06.10 |
||
Cray XT5 Jaguar; 6Opteron; 2,6 ГГц 2008-9 224162 2331,0 1759,0 6951 |
1 |
||||||
КНР,Dawning; 6Xeon2,6ГГц+гр.п.; Inf-b. |
2010 |
120640 |
2984,3 1271,0 2550 |
2 |
|||
IBM Roadrunner; Cell 8i; 3,2 ГГц; |
2008-9 122400 |
|
1375,8 1042,0 2346 |
3 |
|||
2Opteron; 1,8 ГГц; Infiniband |
|
|
|
|
825,5 |
|
|
Герм.IBM BG/Р; 2Pow.PC450; 0,85 ГГц 2007-9 294912 |
1002,7 |
2268 |
5 |
||||
SGI Altix; 4Xeon; 3 ГГц; Infiniband |
2008-10 |
81920 |
|
973,3 |
772,7 |
3096 |
6 |
КНР,NUDT; 4Xeon2,5ГГц+гр.пц;Inf-b. |
2009 |
71680 |
1206,2 |
563,1 |
1485 |
7 |
|
IBM Blue Gene/L; PowerPC440; 0,7 ГГц |
2005-7 212992 |
|
596,4 |
478,2 |
2330 |
8 |
|
Sun Red Sky; 4Xeon; 2,9 ГГц; Inf-band 2009-10 |
42440 |
|
497,4 |
433,5 |
4344 |
10 |
|
Sun Runger; 4Opt-n; 2,3 ГГц; Inf-band |
2008 |
62976 |
|
579,4 |
433,2 |
2000 |
11 |
НИВЦ МГУ, Т-Пл.; 4Xeon;2,9ГГц;Inf-d |
2009 |
35360 |
|
414,4 |
350,1 |
1519 |
13 |
Герм. Bull; 4Xeon; 2,9 ГГц; Inf-band |
2009 |
26304 |
|
308,3 |
274,8 |
1549 |
14 |
Юж.Кор. Sun; Xeon Neh-m;2,9ГГц;Inf-d |
2009 |
26232 |
|
307,4 |
274,8 |
1276 |
15 |
В-бр. Cray XT6m; 12Opteron; 2,1 ГГц |
2010 |
43660 |
|
366,7 |
274,7 |
1025 |
16 |
Саудов. Аравия, IBM Blue Gene/Р |
2009 |
65536 |
|
222,8 |
190,9 |
504 |
23 |
КНР,Dawning;4Opteron;1,9 ГГц; Inf-b-d; 2007-8 |
30720 |
|
233,5 |
180,6 |
|
24 |
|
Индия, HP; 4Xeon; 3 ГГц; Infiniband 2007-8 |
14384 |
|
172,6 |
132,8 |
786 |
33 |
|
Яп. NEC; SX9/E, Earth Simul.; 3,2 ГГц |
2009 |
1280 |
|
131,1 |
122,4 |
|
37 |
В-бр.IBM Pow.575; Pow.6; 4,7 ГГц; Inf-d |
2008 |
8320 |
|
156,4 |
115,9 |
1330 |
39 |
МСЦ РАН,HP; 4Xeon;3ГГц; Infinib-d |
2007-9 |
11680 |
|
140,2 |
107,5 |
|
46 |
Фр. IBM; 4Xeon; 2,7 ГГц; GigEth-net |
2009 |
5120 |
|
54,6 |
24,7 |
238 500 |
|
В е р х н и й у р о в е н ь производительности суперкомпьютеров
– экстраполяция данных списков Top 500
Годы |
|
2008 |
|
2012 |
|
2015–16 |
|
2018 –20 |
|
|
|
|
|||||
Прогноз |
|
1 |
|
10 |
|
100 |
|
1000 |
[Petaflops] |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Факторы повышения производительности:
•физическое быстродействие компонентов;
•структурный параллелизм
–внутрипроцессорный и многопроцессорный;
•проблемная ориентация – специализация.
2011 г. I n t e l |
СК 2015 г. - 100 Pflops, |
Knight Corner: |
50 –100 тыс. чипов, |
>50-процессорный чип, |
100 стоек, 10 МВт, |
22 нм, 1 Tflops |
4–8 млн. процессоров |
|
|
Факторы развития суперкомпьютинга
• М и к р о э л е к т р о н и к а :
- быстродействие и уровень интеграции; |
|
- надежность; |
м а с с о в о с т ь |
-стоимость; п р о и з в о д с т в а
-энергопотребление, теплоотвод.
•Системная интеграция – разнообразие кластеров; программное обеспечение; общая память;
с ф е р ы и м е т о д ы п р и м е н е н и й .
• |
Проблемно-ориентированные системы. |
|
• |
G r i d - т е х н о л о г и и : |
Облачные |
-взаимодействие крупных ВЦ; вычисления
-сети массовых компьютеров.
•Защита информации: модели угроз, нормы,
средства защиты, организация эксплуатации.
•Инфраструктура, координация и обмен опытом.
•Поисковые исследования, «нетрадиционные» напр.
Распределение |
Дислокация |
|
|
Верх. |
В 1-й |
||
Колич.Σ[Tf/s] места сотне |
|||||||
супер- |
1. |
США |
282 |
17969 1,3,4 |
46 |
||
компьютеров, |
2. |
Великобрит. |
38 |
1785 |
16 |
5 |
|
их суммарной |
3. |
Франция |
29 |
1756 |
18 |
10 |
|
производит. |
4. |
Китай |
24 |
2993 |
2, 7 |
5 |
|
и верхних |
5. |
Германия |
24 |
2248 |
5 |
8 |
|
уровней |
6. |
Япония |
18 |
1253 |
22 |
9 |
|
7. |
Россия |
11 |
815 |
13 |
3 |
||
производит. |
|||||||
8. |
Швеция |
8 |
416 |
50 |
3 |
||
по странам |
9. |
Канада |
7 |
404 |
28 |
2 |
|
– список Тор 500 |
10. |
Италия |
7 |
282 |
61 |
1 |
|
от 06.2010, |
11. |
Н. Зеландия |
7 |
211 |
279 |
– |
|
1,8 Pf/s – 25 Tf/s |
12. |
Швейцария |
5 |
347 |
27 |
1 |
|
* По 1 установке: |
13. |
Индия |
5 |
283 |
33 |
2 |
|
Корея(15 место), |
14. |
Польша |
5 |
169 |
161 |
– |
|
Финляндия (74), 15.Сауд. Аравия |
4 |
311 |
23 |
1 |
|||
Бразилия (86), |
Прочие16 стран |
26 |
1188 |
15 |
4* |
||
Испания (87) |
В с е г о |
500 |
32429 |
|
100 |
||
Суперкомпьютеры в России
Изготовитель, тип системы, |
Ввод |
Колич. Производ. |
Энер- 06-9.10 |
|||||
микропроцессора и |
в |
|
[Tflops] |
потр. |
Top |
|||
межпроцессорной сети; |
дейст. проц. |
пик. |
тест |
50 500 |
||||
месторасположение |
гг. |
ядер |
Linp-k |
кВт |
||||
Т-Платф.; 4Xeon; 2,9 ГГц;Inf-d; МГУ |
2009 |
35360 414,4 350,1 |
1519 |
1 |
13 |
|||
HP; 4Xeon; 3 ГГц; Infiniband; |
2010 |
10304 123,7 101,2 |
1010 |
2 |
54 |
|||
РНЦ Курчатовский институт |
||||||||
МСЦ РАН,HP; 4Xeon; 3ГГц; Infinib-d |
2007-9 10224 122,7 |
94,1 |
|
3 |
|
|||
ИПС РАН, Т-Платформы; 4Xeon; |
2008 |
5000 |
60,0 |
47,3 |
265 |
4 |
121 |
|
3 ГГц; Infiniband; НИВЦ МГУ |
||||||||
IBM; 4Xeon; 2,5 ГГц; |
банк |
2009 |
6500 |
66,8 |
38,1 |
209 |
5 |
183 |
Gig. Ethernet |
гос. учр. |
5656 |
57,2 |
32,6 |
248 |
6 |
257 |
|
IBM; Blue Gene/P 2Power PC450; |
2008 |
8192 |
27,9 |
23,9 |
63 |
12 |
|
|
0,85 ГГц; ВМК МГУ |
|
|||||||
ИПС РАН; 4Xeon; 2,9 ГГц; Inf-band; |
2009 |
2048 |
24,0 |
21,9 |
|
13 |
|
|
Юж.-Урал. университет, Челябинск |
|
|
||||||
IBM; 4Xeon; 2,33 ГГц; Infiniband; |
2007 |
2128 |
19,9 |
15,3 |
86 14 |
|
||
Авиационный тех.университет,Уфа |
|
|||||||
HP; 4Xeon; 3 ГГц;Inf-d; ИММУрОРАН |
2009 |
1664 |
19,5 |
14,6 |
|
15 |
|
|
HP/Крок; Opteron; 2,3 ГГц; Inf-b-d; |
2008 |
2072 |
18,8 |
14,5 |
|
16 |
|
|
Юж. фед. университет, Таганрог |
|
|
||||||
HP; 4Xeon; 2,33 ГГц; Infiniband; |
2007 |
1920 |
17,9 |
14,0 |
|
17 |
|
|
Вятский гос. университет |
−08 |
|
|
|||||
SGI Altix; 4Xeon; 2,8ГГц;Росгидромет |
2008 |
1416 |
16,0 |
13,7 |
|
18 |
|
|
IBM; 4Xeon; 2,33 ГГц; Infiniband; |
2007 |
1808 |
16,9 |
13,1 |
73 19 |
|
||
Сиб. фед. университет, Красноярск |
|
|||||||
IBM/Крок; 4Xeon; 2,7 ГГц; Infinib-d; |
2008 |
1344 |
14,3 |
10,6 |
|
21 |
|
|
НПО «Сатурн», Рыбинск |
|
|
||||||
ИПС РАН, Т-Платф.; 2Xeon; 2,7 ГГц |
2007 |
1128 |
12,0 |
9,0 |
|
25 |
|
|
InfiniPath; Томский гос. университет |
|
|
||||||
IBM; 4Xeon; 3 ГГц; Infinib-d; промышл. |
2007 |
672 |
8,1 |
6,3 |
|
28 |
|
|
ИСП РАН,HP;4Xeon;3ГГц;Myr-t; МФТИ |
2007 |
544 |
6,5 |
4,5 |
|
33 |
|
|
Intel; 2Xeon; 2,8ГГц;Inf-d;Н.Новг.унив. |
2010 |
256 |
2,9 |
2,4 |
|
50 |
|
|
«Ломоносов», НИВЦ МГУ, 2009 г. 414 Tf/s пик.
250 м2
1,5 МВт
4420 узлов по два 4-ядерных Xeon; 2,93 ГГц; суммарн. оперативная память 57 GB; сеть Infiniband