Суперпараллельные вселенные

Всего четыре июньских дня разделили два важных события в жизни суперкомпьютерной индустрии - нагляднейшее свидетельство странной ситуации, искусственно сформированной на рынке суперкомпьютеров.

Всего четыре июньских дня разделили два важных события в жизни суперкомпьютерной индустрии. Однако то, что никому даже в голову не приходит каким-то образом увязать эти события, - само по себе нагляднейшее свидетельство странной ситуации, искусственно сформированной на рынке суперкомпьютеров. Но довольно загадок, обратимся лучше к сути проблемы.

24 июня в японском исследовательском институте RIKEN (Иокогама) был впервые официально представлен публике разработанный здесь петафлопсный суперкомпьютер MDGrape-3. Этот специализированный вычислитель с рекордной теоретической производительностью в 1000 триллионов операций в секунду предназначен для решения задач молекулярной динамики и, более конкретно, моделирования сворачивания белков.

Техническое сотрудничество и поддержку институту RIKEN в этой разработке оказывали японское подразделение компании Intel и SGI Japan. В основе системы лежат собственной разработки процессоры MDGrape-3, изготовленные фирмой Hitachi и обеспечивающие производительность 230 Гфлопс каждый. Один вычислительный модуль содержит 24 таких чипа, а в целом суперкомпьютер состоит из 201 модуля. Работу главного вычислительного ядра обеспечивают две группы серверов на основе процессоров Intel: кластер из 65 параллельных серверов, каждый из которых содержит 256 двухъядерных чипов Intel Xeon (Dempsey), и еще один кластер из 37 серверов (по 74 одноядерных процессора Xeon 3,2 ГГц). Компания SGI Japan собрала все эти компьютеры в единую массивно-параллельную систему.

Японский петафлопсный супервычислитель MDGrape-3 по производительности почти втрое превосходит "самый быстрый компьютер планеты", американский IBM BlueGene/L, находящийся в ядерной Ливерморской лаборатории им. Лоуренса. Однако на MDGrape-3 не гоняют рейтинговые тесты Linpack (решение больших систем линейных уравнений), которые для этого специализированного вычислителя не подходят. А коль скоро на основе Linpack продолжают ранжировать системы всемирного суперкомпьютерного рейтинга Top500, то рождение японской чудо-машины прошло как бы мимо не только мировой прессы, но и конференции специалистов.

Это, собственно, второе из важных событий индустрии. 28 июня в Дрездене, Германия, начала работу ISC-2006, Международная суперкомпьютерная конференция, сроки проведения которой традиционно совпадают с публикацией очередного Top500. Из-за такой тесной связки как бы "само собой" получается, что Top500 - это своего рода зеркало, отражающее текущее соотношение сил всех главных игроков и доминирующие тенденции в отрасли. Итак, что же отражает ныне это зеркало?

Одна из главных особенностей нового рейтинга - выход на второе (после Америки) место азиатского региона, впервые обогнавшего Европу. Причём в самой Азии Китай ныне идет практически голова в голову с главной силой континента, Японией. Если перевести эту картину на язык цифр, то у США, бессменного лидера отрасли, насчитано 298 систем; у Азии 93 (из них 29 в Японии и 28 в Китае); у Европы 83 "топовых" суперкомпьютера. Всего полгода назад картина выглядела существенно иначе - у Европы насчитывалось 100 систем, а у Азии 66 (в Китае 17).

Если говорить о применяемых в суперкомпьютерах процессорах, то здесь самая яркая тенденция - стремительное укрепление позиций AMD. На традиционного лидера Intel ныне приходится 301 система (шесть месяцев назад было 333), на втором месте процессоры IBM Power (84 системы), но за Голубым Гигантом теперь уже почти вплотную идет AMD с 81 системой на основе чипов Opteron (полгода назад у AMD было 55 позиций, а год назад - всего 25).

Что касается конкретных систем, лидирующих по производительности, здесь картина меняется мало. С большим отрывом лидирует ливерморский 360-терафлопсник BlueGene, его ближайший соперник - аналогичная система в Уотсоновском центре IBM - лишь чуть-чуть перевалила 100-терафлопсный рубеж в пиковом быстродействии, а все остальные машины только приближаются к заветной сотне. Причём речь идёт, подчеркнём, о расчётной теоретической производительности, поскольку реальное быстродействие на тестах Linpack может быть существенно ниже. В частности, у ливерморского чемпиона - 280,6 терафлопса.

В качестве самой желанной, но пока недосягаемой вершины на конференции часто фигурировала "петафлопсная машина". В системе координат, порожденной шкалой Top500, машин вроде японского MDGrape просто не существуют. И хотя среди организаторов и постоянных участников суперкомпьютерной конференции уже который год идут разговоры о необходимости заменить слишком узкий и неадекватный тест Linpack чем-то более объективным, ситуация не меняется. Альтернативные наборы тестов давно разработаны, но их принятие в Top500 явно сдерживается, поскольку очевидно, что новшество очень сильно изменит привычную картину. Нынешним лидерам такая перспектива, судя по всему, не слишком нравится.

Короче говоря, позиции Linpack по-прежнему прочны, а потому организаторы нынешнего Top500 уверенно прогнозируют, что до конца 2009 года петафлопсных систем на горизонте не ожидается. Звучит хоть и странно, но понятно - ибо реальные компьютеры вроде MDGrape существуют в параллельном, по сути дела, мире. Где решаются, заметим, те же самые задачи (архитектура BlueGene изначально ориентировалась на моделирование сворачивания белков).