Neste bølge av amerikanske supercomputers kunne bryte opp løp for raskeste


Titansystemet på Oak Ridge National Laboratory i Tennessee vil snart bli overgått som den raskeste superdatamaskinen i USA. Når de er låst i et våpenløp med hverandre for de raskeste superdatamaskinene, samler amerikanske nasjonale laboratorier sammen for å kjøpe sine neste generasjons maskiner. Den 14

Titansystemet på Oak Ridge National Laboratory i Tennessee vil snart bli overgått som den raskeste superdatamaskinen i USA.

Når de er låst i et våpenløp med hverandre for de raskeste superdatamaskinene, samler amerikanske nasjonale laboratorier sammen for å kjøpe sine neste generasjons maskiner.

Den 14. november annonserte Oak Ridge National Laboratory (ORNL) i Tennessee og Lawrence Livermore National Laboratory i California at de hver vil skaffe seg en neste generasjons IBM-supercomputer som vil løpe på opptil 150 petaflops. Det betyr at maskinene kan utføre 150 millioner milliarder flytende punktoperasjoner per sekund, minst fem ganger så fort som dagens amerikanske supercomputer, Titansystemet på ORNL.

De nye superdatamaskinene, som sammen koster 325 millioner dollar, skal muliggjøre nye typer vitenskap for tusenvis av forskere som modeller alt fra klimaendringer til materialvitenskap til kjernevåpen.

"Det er en reell betydning å ha de større systemene, og ikke bare for å gjøre de samme problemene om og om igjen, " sier Julia White, leder av et stipendprogram som tildeler supercomputing tid på ORNL og Argonne National Laboratory i Illinois. "Du kan faktisk ta vitenskap til neste nivå." For eksempel kan klimamodeller bruke de raskere maskinene til å koble sammen hav og atmosfæriske sirkulasjonsmønstre i en regional simulering for å få et mye mer nøyaktig bilde av hvordan orkaner dannes.

En lærerfaring
Å bygge de mest kraftfulle superdatamaskinene er et uendelig løp. Nesten så snart en maskin er kjøpt og installert, begynner labforvaltere å søke bud for den neste. Leverandører som IBM og Cray bruker disse konkurrentene til å utvikle neste generasjon prosessorbrikker og -arkitekturer, noe som danner felt for databehandling generelt.

Tidligere har de amerikanske nasjonale laboratoriene fulgt egne veier til disse oppkjøpene. Håper å strømlinjeforme prosessen og spare penger, har klustre av laboratorier kommet sammen for å sette ut en delt samtale - selv de som utfører klassifisert forskning, for eksempel Livermore. "Våre oppdrag er forskjellige, men vi deler mange fellesheter, " sier Arthur Bland, som leder ORNL-databehandlingsanlegget.

I juni, etter det første samordnede budet, ble Cray enige om å levere en maskin til et konsortium fra Los Alamos og Sandia nasjonale laboratorier i New Mexico, og en annen til NERSC-senteret ved National Science Research Berkeley National Laboratory i Berkeley, California. På samme måte har ORNL og Livermore bandet sammen med Argonne.

Fellesbudene har vært en lærerfaring, sier Thuc Hoang, programleder for high performance supercomputing forskning og operasjoner med National Nuclear Security Administration i Washington DC, som forvalter Los Alamos, Sandia og Livermore. "Vi trodde det var verdt et forsøk, " sier hun. "Det krever mange møter om hvilke krav som kommer fra hvilke laboratorier og hvor vi kan gjøre kompromisser."

For øyeblikket er verdens mest kraftfulle supercomputer 55-petaflop Tianhe-2-maskinen på National Super Computer Center i Guangzhou, Kina. Titan er andre, på 27 petaflops. En oppdatert rangering av topp 500 superdatamaskiner vil bli annonsert 18. november på Supercomputing Conference 2014 i New Orleans, Louisiana.

Når de nye ORNL- og Livermore-superdatamaskinene kommer online i 2018, vil de nesten helt sikkert hvelve seg nær toppen av listen, sier Barbara Helland, anleggsdirektør for det avanserte vitenskapelige databehandlingsprogrammet på Department of Energy (DOE) vitenskap i Washington DC.

Men viktigere enn rangeringer er om forskere kan få mer ytelse ut av de nye maskinene, sier Sudip Dosanjh, direktør for NERSC. "De blir alle oversvømt av data, " sier han. "Folk har et desperat behov for å analysere det."

En bedre metrisk enn ren beregningshastighet, sier Dosanjh, hvor mye bedre beregningskoder utfører på en ny maskin. Det er derfor de nyeste maskinene ble valgt ikke på total hastighet, men på hvor godt de vil møte spesifikke beregningsstandarder.

Dobbel stier
De nye superdatamaskinene, som skal kalles Summit og Sierra, vil være strukturelt lik den eksisterende Titan-superdatamaskinen. De vil kombinere to typer prosessorchip: sentrale prosesseringsenheter, eller CPUer, som håndterer hovedparten av hverdagsberegninger, og grafikkbehandlingsenheter, eller GPUer, som generelt håndterer tredimensjonale beregninger. Kombinere de to betyr at en supercomputer kan lede det harde arbeidet til GPUer og operere mer effektivt generelt. Og fordi ORNL og Livermore vil ha lignende maskiner, bør datamaskinansvarlige kunne dele erfaringer og måter å forbedre ytelsen på, sier Helland.

Likevel vil DOE beholde et lite utvalg. Det tredje laboratoriet av trioen, Argonne, vil utgjøre sin kunngjøring i de kommende månedene, sier Helland, men den vil bruke en annen arkitektur fra den kombinerte CPU-GPU-tilnærmingen. Det vil nesten helt sikkert være som Argonsons nåværende IBM-maskin, som bruker mange små, men identiske prosessorer sammen i nettverket. Sistnevnte tilnærming har vært populær for biologiske simuleringer, sier Helland, og så "vi ønsker å holde de to forskjellige veiene åpne".

Til slutt skyver DOE mot superdatamaskiner som kan fungere på exascale, eller 1000 ganger kraftigere enn dagens petascale. De forventes rundt 2023. Men jo mer kraft DOE-laboratoriene erverver, desto flere forskere synes å ønske, sier Katie Antypas, leder av tjenestegrenen på NERSC.

"Det er hele felt som ikke pleide å ha en beregnende komponent til dem, " som genomics og bioimaging, sier hun. "Og nå kommer de til oss og ber om hjelp."

Denne artikkelen er reprodusert med tillatelse og ble først publisert 14. november 2014.

Biospheric Bartering: Debtor Nations Betal regningene og bevare sine ressurserKlimaendring Remobiliserer Long Buried Pollution som arktiske ismelterKeystone XL Oljepipeline forverrer klimaendringKjør ned: Dammer, forurensning Reduser vestkystslaksnummerHøye IQ kan bidra til å redusere posttraumatisk stressFacet-Lift: Selvmonterende nanopartikler kan gi nøkkel til nye materialerTilbake til startHaig Donabedian: Finne en medisinsk nisje