Тенденции развития суперкомпьютеров

Главным индикатором изменений в области суперкомпьютеров является Международный рейтинг мощнейших вычислительных систем Top 500.

Ключевым трендом сегодняшнего дня является бурное развитие гибридной архитектуры суперкомпьютеров с применением наряду с традиционными графических процессоров GPU. Применение GPU вдохнуло новую жизнь в суперкомпьютерные технологии, так как позволило в разы увеличить производительность вычислительных систем и при этом снизить энергопотребление, массу, занимаемую площадь. В Top 500 первые места занимают суперкомпьютеры с производительностью в несколько десятков петафлопс и количество гибридных систем постоянно увеличивается (в ноябре 2011 г. присутствовало 39 гибридных систем, из них 35 – на базе графических ускорителей Nviclia). В настоящее время происходит наиболее тесная интеграция процессора и графического ускорителя. Гонку за экзафлопсы сейчас возглавляют гибридные системы.

Проблемы в использовании гибридных систем заключаются в том, что в реальности пока создано очень мало стандартных приложений, которые могут задействовать всю их мощь. Дело в том, что хардверная составляющая прогресса всегда идёт впереди софтверной. Софт делается дольше. И здесь нужно понимать, что программистов нужно обучить новым методам программирования и распараллеливания программ. Более того, существует целый класс задач, для которых сверхмощный компьютер не требуется. Он просто не будет полностью использован. Поэтому процесс адаптации и перехода на гибридные архитектуры будет довольно медленным и растянется на несколько лет. Причём станут ли, например, учёные переписывать свои большие приложения, которые развивались и модифицировались годами, ещё большой вопрос.

В рейтинге суперкомпьютеров ТОР500, опубликованном в июне 2012 года, сменился лидер – им стал суперкомпьютер IBM Blue Gene/Q с кодовым именем Sequoia. Эта система установлена в Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса (США), показала производительность в 16, 32 петафлопс на тестовом пакете Linpack. Новинка включает 1572864 вычислительных ядер (16-ядерных POWER BQC, 1,6 ГГц), 1572864 Гбайт памяти, потребляет 7890 кВт электроэнергии и работает под управлением Linux.

На вторую позицию сместился японский суперкомпьютер КComputer (компания Fujitsu), который по-прежнему показывает производительность 10,51 петафлопс. Он использует 705024 ядра SPARC 64.

Новый суперкомпьютер Mira, установленный в Аргоннской национальной лаборатории Иллинойса, вышел на третью позицию. Эта система с архитектурой Blue Gene содержит 786432 ядра и показала производительность 8,16 петафлопс.

На четвёртой позиции оказался самый быстрый для Европы суперкомпьютер под названием Super MUC. Он произведён IBM на базе восьмиядерных процессоров Intel Xeon E5-2680 на 2,7 ГГц и установлен в Германии. В настоящее время это самая быстрая система на базе х86.

Первый российский суперкомпьютер «Ломоносов» (МГУ) находится на 22-ом месте рейтинга, имеет 78 тысяч ядер и пиковую производительность 1,7 петафлопс.

Ещё одной тенденцией является транформация взглядов на использование ресурсов суперкомпьютеров. По мнению некоторых экспертов дальнейшее развитие рынка суперкомпьютеров будет связано с унификацией интерфейса и расширением доступности вычислительных мощностей в рамках облачных вычислений.

Другая тенденция рынка высокопроизводительных систем – расширение линеек ведущих брендов за счёт так называемых персональных суперкомпьютеров (с производительностью не более нескольких десятков терафлопс). Речь идёт о решениях для небольших рабочих групп и лабораторий – для тех, кто только начинает приобщаться к высокопроизводительным вычислениям.