Відмінності між версіями «Titan»

Версія за 10:18, 3 листопада 2015

Titan - суперкомп'ютер компанії Cray Inc. встановлений в національній лабораторії Оук-Рідж (скорочено ORNL, національна лабораторія Міністерства енергетики США, Теннессі) для використання в наукових проектах. Є оновленням суперкомп'ютера Jaguar, при якому було збільшено кількість центральних процесорів і додані GPU Nvidia Tesla K20x. Анонсовано в жовтні 2011, введений в дію в жовтні 2012. зайняти 1 рядок в листопаді 2012 в рейтингу TOP500 суперкомп'ютерів світу по продуктивності на тесті Linpack. У липні +2013 був зміщений на 2-у позицію комп'ютером Tianhe-2. Розробка «Титану» не велась з нуля. Він був створений в процесі оновлення попереднього суперкомп'ютера - Jaguar (Cray XT5). У 2008 році «Ягуар» став першим комп'ютером, який подолав рубіж в 1 петафлопс, а в 2009 році очолив список TOP500. Модернізація «Ягуара» і його перетворення на «Титану» зайняла близько року. Крім додавання графічних прискорювачів Nvidia Tesla K20 вона включала установку оперативної пам'яті сумарним об'ємом 710 144 ГБ. За оцінками Cray, подальша модернізація і масштабування дозволить їй нарощувати продуктивність до 50 петафлопс, утримуючи престиж лідера ціною мінімально можливих вкладень.

Архітектура та пристрій «Титан» складається з 18 688 обчислювальних вузлів. Кожен вузол включає в себе 16-ядерний процесор AMD Opteron 6274/6276 з чотирьохканальних контролером оперативної пам'яті, 32 ГБ ОЗУ DDR3 (registered ECC) і головний козир - графічний прискорювач NVIDIA Tesla K20X з 2 688 ядрами CUDA і 6 ГБ власної пам'яті GDDR5.Обчислювальні вузли «Титану» об'єднуються по 8 штук у блоки і далі з'єднуються в окремi модулі за допомогою мережевого інтерфейсу Gemini з пропускною здатністю 160 ГБ / с на чіп. Зовнішні модулі нагадують стандартні 19 "шафи 42U, однак фактичні розміри одного модуля складають 236 x 144 x 57 см, а маса - близько 725 кг без урахування системи водяного охолодження. На момент складання рейтингу «Титан» складався з 208 таких модулів. Пікова споживана потужність одного модуля становить трохи більше 54 кВт. У сумі 18688 вузлів забезпечують 299008 ядер архітектури x86 з частотою 2,2 - 3,2 ГГц і 50233344 ядер CUDA в 261 632 SMX блоках. В якості загальної кількості обчислювальних ядер суперкомп'ютера Titan вказується сума всіх ядер архітектури x86 і SMX блоків - 560640. Використовувані процесори AMD серії Opteron 6200 (Interlagos) стали першим серверним рішенням на базі архітектури Bulldozer з енергоефективністю 4,375 Вт на ядро. Остання обставина і застосування графічних прискорювачів дозволило «Титану» зайняти також третє місце в рейтингу Green500. Крім статусу найшвидшого він став ще і одним з найбільш енергоефективних суперкомп'ютерів з результатом 2142,77 мегафлопс на Ватт споживаної енергії. За різними оцінками прискорювачі Nvidia забезпечують близько 85% - 90% всієї обчислювальної потужності. Відмова від них на користь нарощування числа процесорів зажадав би збільшення займаної площі приблизно в 4 рази і в стільки ж збільшив би енергоспоживання. Використання графічних прискорювачів міцно «увійшло в моду», що добре помітно на графіку нижче.

Застосування Левова частка комп'ютерного часу Titan-а буде віддана під додатки державної програми Міністерства енергетики США під назвою «Innovative and Novel Computational Impact on Theory and Experiment program» (INCITE).

Незважаючи на те, що Titan можна використовувати для будь-якого проекту, кількість заявок перевищила наявне комп'ютерний час. Тому було вирішено провести ретельний відбір. У 2009 році Oak Ridge Computing Leadership Facility (OCLF) розглянув 50 заявок і звузив список до 6 проектів, які були вибрані не тільки через важливість дослідних тем, а й через здатність програмного забезпечення проектів якомога повніше використовувати можливості гібридної системи. Програмний код цих проектів довелося змінити так, щоб він міг виконуватися на графічних процесорах Titan-а, при цьому потрібно було залишити можливість виконання коду на звичайних процесорах, щоб він не був прив'язаний виключно до Titan-у .. Протягом двох років дослідники і програмісти переписували свої додатки, щоб почати його використання з перших же днів введення Titan-а в стрій.

Першими проектами, які отримають доступ до Titan-у є:

• Процеси згоряння палива: За допомогою програми S3D дослідники можуть змоделювати турбулентний згоряння різних видів і складів палива. Результати досліджень дозволять створювати високоефективні, економічні, оптимальні рухові системи, майже не забруднюють навколишнє середовище.
• Наука про матеріали: За допомогою програми WL-LSMS дослідники зможуть знаходити і створювати нові матеріали, досліджуючи їх магнітні властивості при різних температурах на нано-рівні. Результати досліджень дозволять створювати нові електродвигуни та електрогенератори.
• Атомна енергія: За допомогою програми Denovo дослідники зможуть моделювати поведінку нейтронів в ядерному реакторі. Результати досліджень дозволять з'ясувати, як більш ефективно використовувати старіючі ядерні реактори США при збереженні їх безпеки. На Titan-е додаток Denovo змоделює за 13 годин один повний цикл служби стрижня ядерного палива, у той час як на Jaguar-е на це було потрібно 60 годин.
• Зміни клімату: Програма Community Atmosphere Model-Spectral Element (CAM-SE) симулює довгострокові глобальні зміни клімату. Результати обчислень дозволять дослідникам обчислити якість повітря в найближчому майбутньому, а також вплив його складу на клімат. Titan дозволяє за один день комп'ютерного часу зробити прогноз на 1-5 років вперед, в той час як на Jaguar за один день можна було вирахувати прогноз тільки на 3 місяці.