Программа darpa uhpc

Программа DARPA UHPC («вездесущие» супервычисления UHPC (Ubiquitous High Performance Computing) предусматривает создание принципиально новых высокопроизводительных компьютеров экзафлопсного уровня и определяет направления работ в области суперкомпьютеров до 2020 года.

В этой программе ставится задача разработки новых комплексных технологий, позволяющих создать единую линейку унифицированных систем c удельной эффективностью реальной производительности около 50 GFLOPS/Вт при автономном охлаждении и общем энергопотреблении не более 57 кВт, начиная от одноплатных модулей бортовых комплексов до крупномасштабной стойки (1 PFLOPS на стойку). Такой показатель на два-три порядка превышает параметры всех ныне существующих компьютерных систем; например, лучшие суперкомпьютеры списка TOP500 с июня 2008 по ноябрь 2010 года были в диапазоне от 0,25 до 0,62 GFLOPS/Вт.

Для рекордных образцов суперкомпьютеров предыдущее увеличение этого показателя в 100 раз было достигнуто за 20 лет, когда закон Мура еще непосредственно влиял на повышение производительности.

В соответствии с программой UHPC, следующий рывок по стократному увеличению производительности предстоит выполнить немногим более чем за пять лет, причем когда закон Mура будет действовать лишь благодаря росту количества ядер.

Приведенные данные по удельной эффективности относились к тесту Linpack, выполнявшемуся на суперкомпьютерах с большим количеством процессоров, и, хотя реальная производительность на этом тесте обычно близка к пиковой, на деле она меньше из-за накладных расходов на организацию параллельного счета. Если эти потери не учитывать и даже рассмотреть считающиеся лучшими по удельной эффективности процессоры, то оценки удельного энергопотребления современных систем весьма низки. Например, для графического процессора Fermi это около 2 GFLOPS/Вт, а для процессоров встроенных систем — около 1 GFLOPS/Вт.

Основные положения программы uhpc

В программе UHPC выделены следующие основные проблемы, которые предстоит решить при создании перспективных вычислительных систем различного касса:

• проблема потребления энергии;

• проблема устойчивости вычислительных систем как к обычным сбоям и отказам, так и к информационным атакам;

• проблема производительности при разработке программ.

В программе также указаны характерные черты приложений, которые предполагается выполнять на системах, созданных в рамках программы UHPC:

• обработка массовых потоковых данных от сенсорных устройств;

• работа с большими динамическими графами;

• поддержка принятия решений.

Такие особенности приложений значительно усложняют архитектуру системы, поскольку в точности соответствуют задачам, предусматривающим интенсивную работу с данными (DIC-задачи), главным препятствием к эффективному решению которых, как известно, является проблема преодоления “стены памяти”, так и не решенная в рамках программы HPCS.

С 2010 г. началось внедрение результатов программы HPCS — суперкомпьютеров Cray Baker (Cray ХЕ-6), Blue Waters, а также Cray Granite c векторно-мультитредовым сопроцессором SCORPIO и коммуникационной сетью нового поколения Aries.

Программу UHPC можно считать продолжением программы HPCS, но уже с новой целью – достижением реальной экзафлопсной производительности и преодолением «стены памяти» с дополнительным условием жестких ограничений по энергетике. Принципиально новым в программе является то, что ее цели планируется достигать путем развития технологий встроенных систем, для которых в первую очередь требуется энергетическая экономичность и которые, согласно новой доктрине, имеют наивысший приоритет.