Суперкомп’ютер для реалізації інформаційних технологій (СКІТ)

Створення СКІТ

Колектив Інституту кібернетики імені В. Глушкова НАН України завершив роботу над суперкомп’ютером для реалізації інформаційних технологій (СКІТ) - для ефективного розв’язання надскладних математичних задач, що виникають у різноманітних галузях людської діяльності. З введенням у дію цього комп’ютера Україна ввійшла до невеликого кола країн, які володіють надпотужною обчислювальною технікою.

Слід відразу уточнити: йдеться про три суперкомп’ютери різної потужності. Разом у них використано 104 спецпроцесори, і можливості цих комп’ютерів при розв’язанні складних задач можуть використовуватись (у тому числі в режимі оn-line) комплексно. Далі мова піде про один із цих комп’ютерів, про СКІТ-3, в конструкції якого використано 64 процесори. Це 64-процесорний 32-вузловий кластер на основі мікропроцесорів Intel Itanium 2 (1,4 Ггц) із розрядністю 64 біта і можливістю виконувати обчислення зі 128- та 256-бітовою інформацією, з піковою продуктивністю не менше 270—300 мільярдів операцій на секунду і можливістю підвищення продуктивності до 2—2,5 трильйона операцій на секунду, системою збереження даних обсягом мільярд байтів і можливістю нарощування обсягу до 10—15 трильйонів байтів. Створенню цього кластера і введенню його в дослідну експлуатацію сприяло тісне співробітництво Інституту кібернетики з фірмою «Юстар» (Київ), котра як контрагент Інституту кібернетики забезпечила постачання обладнання та матеріалів для кластера, а також із компанією Intel, яка забезпечила технічну та консультативну підтримку у використанні мікропроцесорів Intel Xeon та Intel Itanium-2.

Сучасний комп’ютер - це складний комплекс технічного і математичного забезпечення. Слід відзначити, отже, що створення згаданих комп’ютерів здійснювалось нами паралельно з розробкою відповідного програмно-функціонального забезпечення, що дає можливість ефективно розв’язувати досить складні задачі.

Працював над цим завданням висококваліфікований колектив учених та інженерів. У роботі брали участь тією чи іншою мірою всі інститути Кібернетичного центру. Основний же обсяг робіт був виконаний в Інституті кібернетики. Головний конструктор цієї розробки - доктор технічних наук Валерій Коваль.

Вiдмiннiсть суперкомп’ютера вiд звичайного комп’ютера

Обчислювальний процес на суперкомп’ютері можна проводити як розпаралелену дію - коли розв’язання складної задачі, згідно з певним математичним методом, розбивається на паралельні гілочки, реалізація кожної з яких може здійснюватися окремо на одному з процесорів суперкомп’ютера. Отож, якщо ми маємо, скажімо, 64 процесори і алгоритм розв’язання задачі може бути розбитий на 64 незалежні гілочки, то час розв’язування задачі, порівняно з тим, яким би він був, коли б її розв’язували на комп’ютері звичайному, зменшиться приблизно в 64 рази. Приблизно, оскільки, як правило, прискорення буває трохи меншим, і ось чому: певний час витрачається суперкомп’ютером на організацію обчислювального процесу, зокрема на обмін інформацією, що відбувається між окремими процесорами. В деяких випадках, нечастих, можна сказати, екзотичних, саме ця обставина — обміну інформацією між окремими гілочками — дає несподіваний ефект, прискорення збільшується.

Важливо мати на увазі ту обставину, що СКІТ забезпечений великим обсягом пам’яті, тобто має здатність зберігати значні масиви інформації (бази даних, бази знань), що має велике значення для розв’язування задач надвисокої складності, характерних для вирішення проблем економіки, екології, космічних досліджень, вивчення біологічних та хімічних процесів, проблем матеріалознавства. Нерідко задачі, що їх треба розв’язувати в названих галузях, характеризуються десятками сотень і мільйонів незалежних змінних та відповідних обмежень, які необхідно враховувати під час розв’язання задачі. Цією обставиною й пояснюється необхідність використання ідей розпаралелювання складних обчислювальних процесів та процесів обробки великих обсягів даних і знань, що успішно технічно реалізується на суперкомп’ютерах типу СКІТ.

Актуальнiсть в Україні

Це передусім задачі економічного характеру, проблеми технологічного передбачення, задачі економічного прогнозу, що особливо важливо для економіки перехідного періоду. Чим ретельніше, чим детальніше ми зможемо проаналізувати наші можливості, тим упевненіше окреслимо свій шлях у майбутнє.

Наша екологія надто занедбана, вона потребує постійного і всебічного моніторингу. Задачі розвитку наукових досліджень. Питання ефективного використання супутників Землі для розвитку народного господарства. Проблеми проектування складних машин (літаків, енергетичних котлів, ракетної техніки). Задачі військового комплексу.

Для досліджень більшості з означених проблем нам поки що достатньо середніх потужностей суперкомп’ютера типу СКІТ. Уже нинішнього року ми, якщо буде відповідне фінансування, можемо забезпечити роботу комп’ютера з досить великим обсягом пам’яті і швидкодією до одного трильйона операцій на секунду.

Багато країн уже нині потребують ще потужніших комп’ютерів. Наприклад, у Японії працює надпотужний комп’ютер для розв’язання задач, пов’язаних із передбаченням загрозливих стихійних явищ — землетрусів, цунамі. Задачі ці надзвичайно складні, оскільки величезні обсяги інформації про стан довкілля, що збираються в реальному часі з різних джерел, розміщених і в океані, і в космосі, мають оперативно сходитися, класифікуючись у базах даних суперкомп’ютера, щоб стати основою для складання прогнозів погоди та передбачень можливих аномалій. Як ми чуємо, останніми роками кількість потерпілих від стихійних лих у Японії значно зменшилася. І вже тільки це виправдовує величезні матеріальні витрати, які йдуть на створення суперкомп’ютерних систем.

У США також приділяється надзвичайно велика увага розробці аналогічних систем. Це пов’язано з необхідністю розв’язувати подібні проблеми — передбачення землетрусів, повеней. І, звичайно, задачі космічних досліджень, розвитку науки, зокрема біології та медицини, задачі ядерного синтезу тощо. Величезні капіталовкладення виводять США і в цій справі на передові позиції.

Джерело: https://dt.ua