Відмінності між версіями «Суперкомп'ютер Blue Gene/P i бiологiя.»
222658 (обговорення • внесок) (Створена сторінка: == '''Blue Gene/P''' == 26 червня 2007 IBM представила Blue Gene/P, друге покоління суперкомп'ютерів Blue Gene. Р...) |
222658 (обговорення • внесок) |
||
| Рядок 4: | Рядок 4: | ||
== '''Архітектура''' == | == '''Архітектура''' == | ||
Кожен чип Blue Gene/P складається з чотирьох процесорних ядер PowerPC 450 з тактовою частотою 850 МГц. Чип, 2 або 4 ГБ оперативної пам'яті і мережеві інтерфейси утворюють обчислювальний вузол суперкомп'ютера. 32 обчислювальних вузла об'єднуються в карту (Compute Node card), до якої можна під'єднати від 0 до 2 вузлів вводу-виводу. Системна стійка вміщує в себе 32 таких карти. | Кожен чип Blue Gene/P складається з чотирьох процесорних ядер PowerPC 450 з тактовою частотою 850 МГц. Чип, 2 або 4 ГБ оперативної пам'яті і мережеві інтерфейси утворюють обчислювальний вузол суперкомп'ютера. 32 обчислювальних вузла об'єднуються в карту (Compute Node card), до якої можна під'єднати від 0 до 2 вузлів вводу-виводу. Системна стійка вміщує в себе 32 таких карти. | ||
| − | |||
Конфігурація Blue Gene/P з піковою продуктивністю 1 петафлопс являє собою 72 системні стійки, містять 294,912 процесорних ядер, об'єднаних в високошвидкісну оптичну мережу. Конфігурація Blue Gene/P може бути розширена до 216 стійок із загальним числом процесорних ядер 884,736, щоб досягти пікову продуктивність в 3 петафлопса. У стандартній конфігурації системна стійка Blue Gene/P містить 4,096 процесорних ядер. | Конфігурація Blue Gene/P з піковою продуктивністю 1 петафлопс являє собою 72 системні стійки, містять 294,912 процесорних ядер, об'єднаних в високошвидкісну оптичну мережу. Конфігурація Blue Gene/P може бути розширена до 216 стійок із загальним числом процесорних ядер 884,736, щоб досягти пікову продуктивність в 3 петафлопса. У стандартній конфігурації системна стійка Blue Gene/P містить 4,096 процесорних ядер. | ||
== '''Опис обчислювального комплексу''' == | == '''Опис обчислювального комплексу''' == | ||
| − | + | - 1024 чотириядерних обчислювальних вузла в кожній з стійок | |
| − | + | - 16 вузлів вводу-виводу в стійці (у поточній конфігурації активні 8, тобто одна I/O-карта на 128 обчислювальних вузлів) | |
| − | + | - виділені комунікаційні мережі для міжпроцесорних обмінів та глобальних операцій | |
| − | + | - програмування з використанням MPI, OpenMP / pthreads, POSIX I/O | |
| − | + | - висока енергоефективність: ~ 372 MFlops / W (див. список Green500) | |
| − | + | - система повітряного охолодження | |
Стійка (rack, cabinet) складається з двох midplane'ів. У midplane входить 16 node-карт (compute node card), на кожній з яких встановлено 32 обчислювальних вузла (compute card). Midplane, 8 x 8 x 8 = 512 обчислювальних вузлів, — мінімальний розділ, на якому стає доступна топологія тривимірного тора; для розділів менших розмірів використовується топологія тривимірної решітки. Node-карта може містити до двох вузлів вводу-виводу (I/O card). Обчислювальний вузол включає в себе чотирьохядерний процесор, 2 ГБ спільної пам'яті і мережеві інтерфейси. | Стійка (rack, cabinet) складається з двох midplane'ів. У midplane входить 16 node-карт (compute node card), на кожній з яких встановлено 32 обчислювальних вузла (compute card). Midplane, 8 x 8 x 8 = 512 обчислювальних вузлів, — мінімальний розділ, на якому стає доступна топологія тривимірного тора; для розділів менших розмірів використовується топологія тривимірної решітки. Node-карта може містити до двох вузлів вводу-виводу (I/O card). Обчислювальний вузол включає в себе чотирьохядерний процесор, 2 ГБ спільної пам'яті і мережеві інтерфейси. | ||
| − | |||
==== '''''Мікропроцесорне ядро''''' ==== | ==== '''''Мікропроцесорне ядро''''' ==== | ||
| − | + | - модель: PowerPC 450 | |
| − | + | - робоча частота: 850 MHz | |
| − | + | - адресація: 32-бітна | |
| − | + | - кеш інструкцій 1-го рівня (L1 instruction): 32 KB | |
| − | + | - кеш даних 1-го рівня (L1 data): 32 KB | |
| − | + | - кеш 2-го рівня (L2): 14 потоків попередньої вибірки (stream prefetching): 14 x 256 байтів | |
| − | + | - два блоки 64-бітної арифметики з плаваючою точкою (Floating Point Unit, FPU), кожен з яких може видавати за один такт результат суміщеної операції | |
| − | + | множення-складання (Fused Multiply-Add, FMA) | |
| − | + | - пікова продуктивність: 2 FPU x 2 FMA x 850 MHz = 3,4 GFlop / sec per core | |
| + | |||
| + | ==== '''''Обчислювальні вузли''''' ==== | ||
| + | Обчислювальні вузли та I/O-карти в апаратній сенсі невиразні і є взаємозамінними, різниця між ними полягає лише в способі їх використання. У них немає локальної файлової системи, тому всі операції введення-виведення перенаправляються зовнішніх пристроїв. | ||
| + | |||
| + | ==== '''''Обчислювальні вузол''''' ==== | ||
| + | - чотири мікропроцесорних ядра PowerPC 450 (4-way SMP) | ||
| + | - пікова продуктивність: 4 cores x 3,4 GFlop / sec per core = 13,6 GFlop / sec | ||
| + | - пропускна здатність пам'яті: 13,6 GB / sec | ||
| + | - 2 ГБ загальної пам'яті | ||
| + | - 2 x 4 МБ кеш-пам'яті третього рівня (L3) | ||
| + | - легковаге ядро (compute node kernel, CNK), що являє собою Linux-подібну операційну систему, що підтримує значне підмножина Linux-сумісних системних | ||
| + | викликів | ||
| + | - асинхронні операції міжпроцесорних обмінів (виконуються паралельно з обчисленнями) | ||
| + | - операції введення-виведення перенаправляються I/O-картками через мережу колективних операцій | ||
| + | |||
| + | == '''Моделювання мозку''' == | ||
| + | У 2009 році спільне підприємство по IBM і Стенфордського університету змоделювали кору головного мозку кішки за допомогою суперкомп'ютера Blue Gene / IP. Вони змоделювали 1% від функціонування людського мозку в тому ж році. Повний рендеринг і моделювання роботи людського мозку, буде показано за допомогою суперкомп'ютера. Для чого моделювати мозок? Щоб зрозуміти, як працює ця частина тіла, як передаються повідомлення, як зберігаються спогади і т.д. Психологи зможуть зрозуміти, чому виникають деякі психічні стани, і яка частина мозку на це впливає. Мозок людини є найбільш широко використовуваної частиною тіла, але про нього дуже мало що відомо, і подолання цього розриву, є одним з ключових робіт суперкомп'ютерів. | ||
Версія за 21:44, 27 грудня 2018
Зміст
Blue Gene/P
26 червня 2007 IBM представила Blue Gene/P, друге покоління суперкомп'ютерів Blue Gene. Розроблений для роботи з піковою продуктивністю в 1 петафлопс. Blue Gene/P може бути налаштований для досягнення пікової продуктивності більш, ніж 3 петафлопса. Крім того, він у сім разів більш енергетично ефективний ніж будь-які інші суперкомп'ютери. Blue Gene/P виконаний з використанням великої кількості невеликих, малопотужних чипів, що зв'язуються через п'ять спеціалізованих мереж.
Архітектура
Кожен чип Blue Gene/P складається з чотирьох процесорних ядер PowerPC 450 з тактовою частотою 850 МГц. Чип, 2 або 4 ГБ оперативної пам'яті і мережеві інтерфейси утворюють обчислювальний вузол суперкомп'ютера. 32 обчислювальних вузла об'єднуються в карту (Compute Node card), до якої можна під'єднати від 0 до 2 вузлів вводу-виводу. Системна стійка вміщує в себе 32 таких карти. Конфігурація Blue Gene/P з піковою продуктивністю 1 петафлопс являє собою 72 системні стійки, містять 294,912 процесорних ядер, об'єднаних в високошвидкісну оптичну мережу. Конфігурація Blue Gene/P може бути розширена до 216 стійок із загальним числом процесорних ядер 884,736, щоб досягти пікову продуктивність в 3 петафлопса. У стандартній конфігурації системна стійка Blue Gene/P містить 4,096 процесорних ядер.
Опис обчислювального комплексу
- 1024 чотириядерних обчислювальних вузла в кожній з стійок - 16 вузлів вводу-виводу в стійці (у поточній конфігурації активні 8, тобто одна I/O-карта на 128 обчислювальних вузлів) - виділені комунікаційні мережі для міжпроцесорних обмінів та глобальних операцій - програмування з використанням MPI, OpenMP / pthreads, POSIX I/O - висока енергоефективність: ~ 372 MFlops / W (див. список Green500) - система повітряного охолодження
Стійка (rack, cabinet) складається з двох midplane'ів. У midplane входить 16 node-карт (compute node card), на кожній з яких встановлено 32 обчислювальних вузла (compute card). Midplane, 8 x 8 x 8 = 512 обчислювальних вузлів, — мінімальний розділ, на якому стає доступна топологія тривимірного тора; для розділів менших розмірів використовується топологія тривимірної решітки. Node-карта може містити до двох вузлів вводу-виводу (I/O card). Обчислювальний вузол включає в себе чотирьохядерний процесор, 2 ГБ спільної пам'яті і мережеві інтерфейси.
Мікропроцесорне ядро
- модель: PowerPC 450 - робоча частота: 850 MHz - адресація: 32-бітна - кеш інструкцій 1-го рівня (L1 instruction): 32 KB - кеш даних 1-го рівня (L1 data): 32 KB - кеш 2-го рівня (L2): 14 потоків попередньої вибірки (stream prefetching): 14 x 256 байтів - два блоки 64-бітної арифметики з плаваючою точкою (Floating Point Unit, FPU), кожен з яких може видавати за один такт результат суміщеної операції множення-складання (Fused Multiply-Add, FMA) - пікова продуктивність: 2 FPU x 2 FMA x 850 MHz = 3,4 GFlop / sec per core
Обчислювальні вузли
Обчислювальні вузли та I/O-карти в апаратній сенсі невиразні і є взаємозамінними, різниця між ними полягає лише в способі їх використання. У них немає локальної файлової системи, тому всі операції введення-виведення перенаправляються зовнішніх пристроїв.
Обчислювальні вузол
- чотири мікропроцесорних ядра PowerPC 450 (4-way SMP) - пікова продуктивність: 4 cores x 3,4 GFlop / sec per core = 13,6 GFlop / sec - пропускна здатність пам'яті: 13,6 GB / sec - 2 ГБ загальної пам'яті - 2 x 4 МБ кеш-пам'яті третього рівня (L3) - легковаге ядро (compute node kernel, CNK), що являє собою Linux-подібну операційну систему, що підтримує значне підмножина Linux-сумісних системних викликів - асинхронні операції міжпроцесорних обмінів (виконуються паралельно з обчисленнями) - операції введення-виведення перенаправляються I/O-картками через мережу колективних операцій
Моделювання мозку
У 2009 році спільне підприємство по IBM і Стенфордського університету змоделювали кору головного мозку кішки за допомогою суперкомп'ютера Blue Gene / IP. Вони змоделювали 1% від функціонування людського мозку в тому ж році. Повний рендеринг і моделювання роботи людського мозку, буде показано за допомогою суперкомп'ютера. Для чого моделювати мозок? Щоб зрозуміти, як працює ця частина тіла, як передаються повідомлення, як зберігаються спогади і т.д. Психологи зможуть зрозуміти, чому виникають деякі психічні стани, і яка частина мозку на це впливає. Мозок людини є найбільш широко використовуваної частиною тіла, але про нього дуже мало що відомо, і подолання цього розриву, є одним з ключових робіт суперкомп'ютерів.
