Titan (суперкомп'ютер)

Titan — суперкомп'ютер компанії Cray Inc. встановлений в національній лабораторії Оук-Ридж (скорочено ORNL, національна лабораторія Міністерства енергетики США, Теннессі) для використання в наукових проектах. Є модернізованим суперкомп'ютером Jaguar, з більшою кількістю центральних процесорів і доповнений графічними процесорами Nvidia Tesla K20x. Модернізація почалася в жовтні 2011 і тривала цілий рік. Після чого Titan зайняв перший рядок в листопадовому рейтингу TOP500 суперкомп'ютерів світу за продуктивністю, вимірюваній тестом Linpack. Початкова вартість оновлення склала 60 млн доларів США, фінансована переважно за рахунок департаменту енергетики США.

Titan
Держава  США
Позиція 12
Ґрунтується на Jaguar
Наступник Summit
Виробник Cray
Центральний процесор Opteron
Кількість процесорних ядер 299 008
Операційна система UNICOS
Дата виведення з експлуатації 2020[1]
Час/дата припинення існування 2020
Офіційний сайт
 Titan у Вікісховищі

У червні 2013 року поступився першим місцем у рейтингу TOP500 китайському суперкомп'ютеру Тяньхе-2[2]. Який також посів перше місце ще і в рейтингу енергетичної ефективності.

Від Jaguar-у до Titan-у

Восени 2012 року відбувся останній етап модернізації Jaguar-у до більш потужного суперкомп'ютера, якому дано нову назву Titan. Titan став в 10 разів могутніше за свого прабатька — суперкомп'ютеру Jaguar. Після модернізації пікова обчислювальна потужність Titan-у складе більше 20 петафлопс, ​​тобто 20 тисяч трильйонів (20 квадрильйонів) операцій з плаваючою точкою в секунду. Розмір загальної системної пам'яті досягне 710 терабайт. Titan має гібридну архітектуру — крім більш потужних 16-ядерних процесорів AMD Opteron 6274 в кожен з 18 688 вузлів суперкомп'ютерної системи встановлено графічний процесор загального призначення NVIDIA Tesla K20 (архітектура Kepler). Таким чином загальна кількість ядер комп'ютера зросте до 299 008. Компілятор, спеціально розроблений для Titan-у, буде автоматично розпараллелює виконання коду між центральним і графічним процесорами.

Архітектура і побудова

Titan — масово-паралельний суперкомп'ютер, побудований на платформі Cray XK7 з гібридною архітектурою: крім 16-ядерних процесорів AMD Opteron 6274 в кожен з 18 688 вузлів суперкомп'ютерної системи встановлений графічний процесор загального призначення NVIDIA Tesla K20x (архітектура Kepler). Таким чином загальна кількість ядер комп'ютера становить 299 008. Компілятор, спеціально розроблений для Titan-у, автоматично розпараллелює виконання коду між центральним і графічним процесорами.

Застосування

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

Попри те, що Titan можна використовувати для будь-якого проекту, кількість заявок перевищила наявний 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-у, 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 програми, щоб почати його використання з перших же днів введення Titan-у в стрій.

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

  • Процеси згорання палива: За допомогою програми S3D дослідники можуть змоделювати турбулентне згорання палива різних видів і складів. Результати досліджень дозволять створювати високоефективні, економічні, оптимальні рухові системи, що 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 за збереження безпеки. На Titan-і додаток Denovo змоделює за 13 годин один повний цикл служби стрижня ядерного палива, у той час як на Jaguar-і 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 час від 1 до 5 років наперед, в той час як на Jaguar за один день можна було вирахувати прогноз тільки на 3 місяці вперед.

За словами наукового директора Джека Велса, хоча суперкомп'ютер досяг показника у 17,6 петафлопс за тестом LINPACK для рейтингу ТОП500, у деяких випадках реальні обчислення можуть відбуватись зі швидкістю понад 20 петафлопс — все залежить від типу розв'язуваної задачі[3].

Моделі

У 2015 за участі біофізика Шультена з'явилась модель світловідбиваючої клітини хроматофор Purpurbakterie (близько 100 мільйонів атомів). У моделюванні процесів перетворення сонячного світла в хімічну енергію брали участь 100 мільйонів атомів, 16000 ліпідів і 101 білок, хоча вміст крихітної органели займає лише один відсоток від загального обсягу клітини[4].

Примітки
  1. https://servernews.ru/1004978
  2. http://www.top500.org/blog/lists/2013/06/press-release/
  3. David Schneider (25 червня 2018). A U.S. Machine Recaptures the Supercomputing Crown. IEEE Spectrum.
  4. The Tennessee Titan: Oak Ridge, Cray, NVIDIA Create New Open Science Supercomputer. Pubs - Bio-IT World (англ.). Процитовано 2 травня 2021.

Література

Посилання
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.