Intel в Новосибирске | Вступление
THG.ru внимательно следит за нарастающим интересом российской экономики и прессы к суперкомпьютерной проблематике. Специальный корреспондент THG побывал на всех значимых мероприятиях в этой отрасли как в России, так и за рубежом – в Уфе, Челябинске, Гамбурге (о чем вы могли прочесть на наших страницах). В составе представительной группы российских СМИ в Новосибирске работали специальные корреспонденты THG — Дмитрий Зиновьев и Александр Семенов.
Intel в Новосибирске | День суперкомпьютеров
Переход к активному использованию суперкомпьютеров — задача, приоритетная для России. В ежегодном послании Президента России Д.А. Медведева Федеральному Собранию от 12 ноября 2009 г. сказано: “В России должен быть в полном объеме задействован потенциал суперкомпьютеров, суперкомпьютерных систем, которые объединены высокоскоростными каналами передачи данных”.
Поэтому главной целью Дня суперкомпьютерных технологий (СКТ) стало привлечение внимания представителей ведущих отраслей промышленности, научной общественности, управленческих структур к необходимости использования суперкомпьютерных технологий и их внедрения в науку, индустрию, высшее образование.
По мнению организаторов, это повысит конкурентоспособность российской экономики, откроет новые возможности решения научных, технических и практических задач в различных отраслях промышленности, в том числе, при разработке новых материалов, машин и механизмов, лекарств, поиска новых месторождений полезных ископаемых и их эффективного пользования, создание современных систем принятия управленческих решений.
С приветственными словами к участникам Дня Суперкомпьютерных Технологий обратились вице-губернатор, министр образования, науки и инновационной политики Новосибирской области В.А. Никонов, председатель объединенного ученого Совета по математике и информатике, академик Ю.Л. Ершов, председатель Совета по супервычислениям при Президиуме СО РАН, академик Б.Г. Михайленко, председатель Совета по нанотехнологиям и информационным технологиям при Президиуме СО РАН, академик Ю.И. Шокин, директор академических и исследовательских проектов Интел в России и СНГ В.В. Самофалов.
Во всех выступлениях звучала мысль о том, что сибирская земля и Новосибирский Академгородок всегда были колыбелью различных инноваций. Поэтому и суперкомпьютерные инициативы здесь будут востребованы с радостью. В научных институтах Академгородка есть огромный научный потенциал, большой опыт работы в области вычислительной математики и компьютерной техники, большое количество молодежи, стремящейся к работе. Было отмечено, что готовится специальная сессия СО РАН, посвященная научным результатам, полученным с помощью суперкомпьютеров.
Выступающие сошлись в том, что без суперкомпьютеров практически невозможны серьезные прорывы в таких областях науки, как геофизика, геномика, метеорология и многие другие. Выступающие подчеркнули, что параллельно с созданием мощных суперкомпьютеров совершенно необходимо развивать и новые параллельные вычисления с новыми алгоритмами и методами расчета.
В ходе двух заседаний (утреннего и вечернего) были заслушаны доклады:
Суперкомпьютерные технологии России: объективные потребности и реальные возможности. С.М. Абрамов, член-корр. РАН, директор Института программных систем РАН им. А.К. Айламазяна РАН (Переславль-Залесский).
Системная компьютерная биология. Н.А. Колчанов, акад. РАН, Н.Л. Подколодный, Институт цитологии и генетики СО РАН (Новосибирск).
Зачем и как разрабатывать высокопроизводительные приложения. В.В. Самофалов, Н.В. Суетин, Intel (Нижний Новгород, Москва).
Сибирский Суперкомпьютерный центр и Центр компетенции СО РАН – Intel во внедрении суперкомпьютерных вычислений. Б.Г. Михайленко, академик РАН, Б.М. Глинский, Н.В. Кучин, Институт вычислительной математики и математической геофизики СО РАН (Новосибирск), В.В. Самофалов, Intel (Нижний Новгород).
Архитектуры и технологии Intel для высокопроизводительных вычислений. А.В. Сёмин, Intel (Мюнхен, Германия).
Опыт использования суперкомпьютеров “СКИФ” рядов 3 и 4 для решения индустриальных задач. Л.Б. Соколинский, Южно-Уральский государственный университет (Челябинск).
Применение суперкомпьютерных технологий в топливно-энергетическом комплексе. Г.Н. Ерохин, директор Югорского НИИ информационных технологий (Ханты-Мансийск).
Реализованные в России HPC-проекты. В.В. Емельянов, С.В. Стрижак, HP (Новосибирск, Москва).
Высокопроизводительные вычисления в корпоративных исследованиях. С.В. Егерев, Е.В. Вторушин, Baker Huges (Новосибирск).
В итоговой резолюции участники Дня Суперкомпьютерных Технологий определили пятилетнюю стратегию развития высокопроизводительных технологий в регионе, целью которой стало повышение эффективности и конкурентоспособности региональной экономики за счет внедрения суперкомпьютерных технологий. В качестве задач, способствующих достижению цели, были названы:
- разработка механизмов распространения достижений суперкомпьютерных технологий в области использования их в сферах промышленного производства, науки и образования;
- организация и проведение мероприятий, способствующих развитию суперкомпьютерных технологий;
- разработка программ повышения квалификации работников в сфере суперкомпьютерных технологий и внедрение этих программ в учебные планы ведущих профильных вузов региона;
- информирование и популяризация опыта применения суперкомпьютерных технологий и достигнутых успехов в промышленном производстве и научной деятельности.
Участники поддержали предложение о создании Региональной Рабочей группы по внедрению суперкомпьютерных технологий при Правительстве Новосибирской области, которая будет информировать общественность о мероприятиях, связанных с суперкомпьютерными технологиями, участвовать в организации таких мероприятий, и координировать их проведение.
Рабочая группа станет формулировать рекомендации по улучшению суперкомпьютерной инфраструктуры Сибирского Федерального округа и Дальнего Востока, способствовать созданию мощного регионального суперкомпьютерного центра на базе ССКЦ.
Далее будет подробно рассказано о докладах С.Абрамова, А.Семина и Л.Соколинского.
Intel в Новосибирске | Доклады
Господин Абрамов озаглавил свое выступление “Сколько суперкомпьютеров нужно России”. Начал он со своей любимой цитаты президента совета по конкурентоспособности США Деборы Винс-Смит: (Deborah Vincent Smith) “Технологии таланты и деньги доступны многим странам. Поэтому США стоит перед лицом непредсказуемых зарубежных экономических конкурентов. Страна, желающая победить в конкуренции, должна победить в вычислениях”.
По мнению господина Абрамова, киберинфраструктура страны — это забота государства. Нам просто необходима новая инфраструктура государства — государственная система из мощных национальных суперкомпьютерных центров (СКЦ), объединенных сверхбыстрыми каналами связи в грид-систему. В 2005-2009 годы США тратили на эти цели от 2 до 6 миллиардов долларов в год.
В России должна быть создана определенная иерархия киберинфраструктуры. На самом верху пирамиды супервычислений должно находиться 20 крупных национальных центров, за ними идут 80 крупнейших региональных и отраслевых центров, далее — 150 крупных региональных и корпоративных центров и наконец — 250 центров предприятий и научных учреждений. И после этих 500 – суперЭВМ небольших исследовательских компаний, лабораторий и научных подразделений.
Господин Абрамов привел свои оценки того, сколько суперкомпьютерной мощности России необходимо. На середину этого года — это топ20 (1-3.8 петфлопс), топ21-100(85-283 терафлопс), топ 101-250 (38-90) и топ252-500 (25-48). За два следующих года эти показатели должны вырасти, как минимум, в четыре раза. По его мнению, этих показателей можно достичь, в частности, с помощью суперкомпьютеров СКИФ ряда 4 (СКИФ-Аврора). У них есть явные технологические преимущества. Все печатные платы, всю “механику”, систему в целом можно изготавливать в России, будут закупаться только микросхемы. В производстве этих суперкомпьютеров используется широкая отечественная кооперация: 7 организаций — разработка КД ПД и создание опытных образцов СКИФ-Аврора, 20 российских организаций — адаптация и оптимизация приложений к архитектуре суперкомпьютера СКИФ-Аврора.
Проанализировав развитие киберинфраструктуры России, США, Объединенной Европы и Китая за несколько лет, С.М. Абрамов сделал вывод, что Россия отстает в развитии, по крайней мере, на 5,5 лет от CША, и на 3,5-4 года — от Объединенной Европы. Кроме того, было подмечено, что Китай уходит в отрыв от России по уровню развития киберинфраструктуры и начинает приближаться к Объединенной Европе.
В докладе С.М. Абрамов подчеркнул, что киберинфраструктуру станы нельзя построить раз и навсегда. Киберинфраструктура требует постоянного изменения, поскольку каждые полгода меняются требования к производительности суперкомпьютеров. И те суперкомпьютеры, которые сегодня относятся к категории первого уровня и занимают в рейтинге Top 500 места с 1-го по 20-е, уже через полгода окажутся в рейтинге Top 500 на позициях с 21-го по 100-е, и будут относиться к категории суперкомпьютеров второго уровня.
Далее, Сергей Михайлович рассказал о внедрении наиболее современных решений СКИФ 4-го поколения, известных под названием СКИФ-Аврора, оснащенных уникальной водяной системой охлаждения. Совсем недавно система СКИФ-Аврора с пиковой производительность 24 Tflops на базе 256 blade-модулей с чипами Intel Xeon серии 5500, системой жидкостного охлаждения и рядом уникальных отечественных разработок была установлена в Южно-Уральском государственном университете (ЮУрГУ). Интересно отметить, что уже сейчас российскими и белорусскими специалистами разработан проект системы СКИФ П-0.5 на базе совершенно бесшумных монтажных шкафов (общим количеством 21 штука), обеспечивающий проектную вычислительную мощность порядка 500 Tflops.
В заключение доклада С.М. Абрамов выразил надежду, что развитие суперкомпьютеров СКИФ ряда 4 позволит России подойти к экзафлопному рубежу (производительность в 1 Eflops) уже в 2019 году.
Андрей Семин посвятил доклад обзору технологий Intel для высокопроизводительных вычислений, в котором обрисовал существующие решения Intel для создания суперкомпьютеров и отметил, что 408 из 500 суперкомпьютеров с рейтинге Top 500 построены на базе процессоров Intel.
Андрей Семин рассказал о совершенно новом решении Intel — сопроцессоре для центрального процессора, выполненного в виде карты расширения с интерфейсом PCI Express x16. Этот сопроцессор построен на базе новой архитектуры Intel Many Integrated Core (Intel MIC) и, по сути, является развитием проекта Larrabee, о котором за последнее время немного забыли. Вместо дискретного графического решения Larrabee компания Intel планирует выпустить сопроцессор для сегмента высокопроизводительных вычислений.
Пока Intel представила сопроцессор в виде платы расширения с кодовым названием Knights Ferry. Этот сопроцессор выпускается по 32-нм технологии и имеет 32 ядра. Каждое ядро имеет x86-совместимую архитектуру и поддерживает векторные инструкции. Ядра работают на частоте 1,2 ГГц и поддерживают обработку до четырех потоков. Таким образом, сопроцессор может одновременно обрабатывать до 128 потоков.
Процессор наделен когерентным и разделяемым между всеми ядрами кэшем объемом 8 Мбайт. Кроме того, сопроцессор работает с памятью GDDR5, размер которой составляет от 1 до 2 Гбайт.
В будущем компания Intel собирается выпустить сопроцессор под кодовым наименованием Knights Corner, который будет выпускаться по 22-нм техпроцессу. Этот сопроцессор будет содержать уже более 50 ядер. В настоящее время сопроцессор Intel ориентирован на рынок высокопроизводительных вычислений, однако, как считает Андрей Семин, вполне возможно использование сопроцессора для ускорения пользовательских хорошо распараллеливаемых приложений, включая графические приложения.
Леонид Соколинский, директор суперкомпьютерного центра национального исследовательского университета ЮУрГУ рассказал о том, как в Южно-Уральском государственном университете суперкомпьютеры используются для решения серьёзных прикладных задач, востребованных гражданской и оборонной промышленностью.
В частности, в качестве примеров задач инженерного моделирования Леонид Соколинский рассказал о расчётах тепло-массообмена и газовой динамики с моделированием тонких турбулентных слоев в щелевых уплотнениях питательных насосов тепловых электростанций, работах по расчету многофазных течений в камере сгорания ракетного двигателя.
Он поведал о моделировании деформирования и разрушения тканевых бронежилетов, а также о механическом поведении грудной клетки человека при локальных ударах и прочем.
Intel в Новосибирске | Заключение
В заключение хочется сказать, что от мероприятия осталось позитивное впечатление, прежде всего, потому, что, несмотря на отставание от мировых лидеров, Россия все увереннее занимает свое место на рынке высокопроизводительных вычислений, и этот процесс активно идет в самых разных отраслях экономики и регионах России.