Цифровой журнал «Компьютерра» № 126

Самый мощный отечественный суперкомпьютер «Ломоносов», построенный в МГУ компанией «Т-Платформы», находится в новом списке на 22-м месте с производительностью чуть более 0,9 петафлопс по тесту Linpack и с пиковой производительностью порядка 1,7 петафлопс. К сожалению, это единственный российский суперкомпьютер, приблизившийся к двадцатке. Четыре прочих занимают 148, 182, 185 и 390 места.

Интересно деление по странам: США — бесспортный лидер списка, там разработано 253 суперкомпьютера из пятисот. Доля Азии — 121 машин, Европы — 107 систем. Китай представлен 68 агрегатами, Япония — 34-мя, у Великобритании 25 суперкомпьютеров, у Франции — 22, у Германии — 20, у России — 5.

372 суперкомпьютера (74,4%) построены на основе процессоров Intel, 63 системы (12,6%) — на базе чипов AMD Opteron, 58 машин — на процессорах IBM Power. В 58 машинах используются графические ускорители или сопроцессоры: в 53 из них — чипы NVIDIA, в двух — AMD Radeon, в двух Cell и в одной — Intel MIC.

Китайская угроза

Сегодня у американцев вызывает осторожную озабоченность даже не внезапно прорвавшийся в 2010 году на первое место TOP500 Tianhe-1A, фактически изготовленный по технологиям из США. В октябре 2011 году Китай официально представил свой новый суперкомпьютер Sunway BlueLight MPP, который в новом списке занимает не самое высокое 26 место с 7,95 петафлопс по Linpack и теоретической пиковой производительностью в 10,7 петафлопс.

Озабоченность вызывает, разумеется, не производительность, а тот факт, что этот суперкомпьютер построен полностью из разработанных и изготовленных в Китае процессоров, а не из обычных чипов Intel или AMD. Более того, выяснилось, что по габаритам и энергоэффективности эта машина сравнима с двадцаткой лучших суперкомпьютеров мира, что свидетельствует о высочайшем уровне инженерной мысли и развития технологий.

Sunway BlueLight MPP собран из 1600 процессоров ShenWei SW-3, каждый из которых обладает шестнадцатью ядрами, основанными на 64-битной RISC-архитектуре MIPS, тактовая частота 975 МГц. По официальной версии считается, что микросхемы разработаны на базе микроархитектуры Loongson/Godson, работы над которой в Китае ведутся с 2001 года. По другим данным, это продукт «обратного инжиниринга» американского чипа DEC Alpha.

В любом случае, по мнению специалистов, эти чипы архитектурно на несколько поколений отстают от современных американских микросхем, но вряд ли есть сомнения в том, что китайское правительство очень щедро профинансирует разработки, чтобы в ближайшее время сократить разрыв.

Exascale computing

Пока не существует общепринятого перевода этого словосочетания на русский язык, но смысл его состоит в "вычислениях масштаба «экза», то есть квинтильонов (2⁶⁰). Цель инициативы Exascale computing, поддержанной Министерством энергетики США и входящим в его состав Национальным управлением ядерной безопасности, состоит в увеличении производительности суперкомпьютеров в тысячи раз по сравнению с современным уровнем 1-15 петафлопс.

Некоторые эксперты полагают, что прорыва можно ожидать уже к 2020 году, но пока существуют непреодолимые технические препятствия. Главное из них заключается в том, что чем выше производительность системы, тем больше её габариты, энергопотребление и, конечно же, тепловыделение. Даже современные суперкомпьютеры мгновенно превратятся в кучи расплавленного железа и пластика, если вдруг откажет их мощнейшая система охлаждения, больше напоминающая фабрику холода.

Вполне возможно, что потенциальным претендентом на звание самого энергоэффективного компьютера может стать описанный выше Sunway BlueLight MPP: по официальным данным, его энергопотребление составляет всего 1 (один) мегаватт. Для сравнения, другой «китаец» Tianhe-1A, построенный на базе американских чипов, потребляет уже 4 мегаватта, а американский Jaguar — более пяти.

При этом производительность Sunway составляет примерно 74% от мощности Jaguar, что даёт колоссальную экономию в эксплуатационных расходах, которые достигают миллиона долларов в год на один киловатт только на электропитание. Японский K Computer потребляет около 12,65 МВт, что означает уже почти 13 миллионов долларов в год.

Между тем, скачок масштаба «экза» к 2020 году действительно необходим, если принимать во внимание объемы данных с которыми мы будем иметь дело к этому времени. Судите сами: ещё в 2004 году общий объём данных, хранимых онлайн, оценивался примерно в пять экзабайт. Уже в 2009 году на столько же увеличивались объёмы загружаемых данных ежемесячно. Сегодня месячный объём составляет около 21 экзабайта. И это без учёта данных, поступающих из других сетей и источников — банковских карточных сетей, спутниковых систем слежения за погодой и множества других! Превратить эти грандиозные потоки данных в полезную информацию способны только суперкомпьютеры.