Московский суперкомпьютерный форум
В работе форума участвовали около двухсот представителей государственных структур, предприятий стратегических отраслей промышленности, научно-исследовательских и академеческих институтов, ведущих ИКТ-компаний

В докладах пленарной сессии, в выступлениях на стендах, на заседаниях секций и во время открытой дискуссии обсуждались перспективы развития экзаскалярных систем, состояние мировой и российской суперкомпьютерной индустрии, проблемы разработки приложений для высокопроизводительных систем и подготовки специалистов.

«Интерес к этой тематике вполне понятен: состояние дел в сфере стратегических суперкомпьютерных технологий свидетельствует о способности страны решать стратегические задачи инновационного развития, опираясь на свой научный, инженерный и экономический потенциал», — подчеркнул, открывая работу форума, Павел Христов, директор группы ИТ-изданий издательства «Открытые системы».

В мировой суперкомпьютерной индустрии назревают кардинальные перемены. Исследователи предрекают окончание действия закона Мура и переход к элементной базе на основе постмуровских технологий. Но пока, как поясняют специалисты НИИ «Квант», наиболее популярно эволюционное совершенствование уже имеющихся суперкомпьютеров и технологий их создания, применение наряду с суперскалярными микропроцессорами значительного числа ускорителей различных типов — графических, на основе программно-реконфигурируемых интегральных схем и сопроцессоров Intel Xeon Phi.

В настоящее время уже достигнут уровень производительности 30–50 PFLOPS. В 2018-2020 годах в Министерстве энергетики США ожидают появления «эволюционного» экзафлопсного суперкомпьютера, а в DARPA, агентстве перспективных оборонных разработок Министерства обороны США, рассчитывают на более ранее создание подобных машин — вскоре после 2017 года.

По оценкам Андрея Слепухина, главного системного архитектора компании «Т-Платформы», вычислительные узлы первых экзафлопcных компьютеров будут выполняться на основе 10-нанометровых норм проектирования, обладать производительностью не менее 4 TFLOPS, содержать интегрированную память емкостью до 128 Гбайт, 100-гигабитный оптический интерконнект, иметь энергопотребление около 150 Вт. «Все эти технологии уже есть, одноко очень важно обеспечить надежность готовых изделий и стабильность их параметров при массовом производстве», — подчеркнул он.

«Применение перспективной постмуровской элементной базы и новых принципов построения суперкомпьютеров позволяет ожидать, что специализированные вычислительные системы дальнейших уровней производительности появятся к середине следующего десятилетия», — прогнозирует Виктор Горбунов, заместитель директора НИИ «Квант».

Дела российские

Доклады, прозвучавшие на форуме, дают довольно полное представление о состоянии российской суперкомпьютерной индустрии, дополняя широко известный список Top50. Лидером его новой редакции, опубликованной в конце сентября, стал суперкомпьютер «Ломоносов» с пиковой производительностью 1700 TFLOPS, созданный для Московского государственного университета компанией «Т-Платформы». На втором месте – разработанный РСК кластер производительностью 523 TFLOPS, установленнный в Межведомственном суперкомпьютерном центе Российской академии наук. Одна из основных особенностей систем РСК – энергоэффективность, которая достигается благодаря жидкостному охлаждению вычислительных узлов архитектуры «РСК Торнадо».

Менее известны широкой аудитории работы в недрах «Росатома». С 2010-го по 2012 год в рамках реализации проекта в «Российском федеральном ядерном центре — Всероссийском научно-исследовательском институте экспериментальной физики» в Сарове созданы базовые компоненты отечественных суперкомпьютерных технологий и заложена основа для их внедрения в стратегические отрасли промышленности.

В центре обработки данных РФЯЦ-ВНИИЭФ установлено шесть современных суперЭВМ собственной разработки и организован центр коллективного пользования, его суммарная производительность составляет 320 TFLOPS. Последний обслуживает в дистанционном, в том числе защищенном режиме почти полсотни предприятий стратегических отраслей промышленности.

Специалистами ядерного центра разработана коммуникационная среда с пиковым быстродействием канала 40 Гбит/с, с применением которой создана 24-узловаая экспериментальная вычислительная система производительностью 3,5 TFLOPS. Спектр работ в области программного обеспечения охватывает системное ПО, прикладные программные комплексы, численных методы для математического моделирования, средства обработки и представления результатов расчетов

В Институте прикладной математики им. М. В. Келдыша РАН разрабатываются вычислительные алгоритмы, оптимизированные для высокопроизводительных компьютеров с многоядерными процессорами и ускорителями различных типов, а также создается ПО общего назначения. В состав этого программного обеспечения входят компиляторы, упрощающие перенос существующих приложений на новые архитектуры, библиотеки и средства обработки больших объемов сеточных данных, алгоритмы балансировки загрузки процессоров и ряд других программных систем. «Полигоном» для исследований и разработки ПО служит гибридный вычислительный кластер K-100, созданный с применением серийно выпускаемых графических ускорителей. Его производительность, по данным доклада, прочитанного на форуме, — около 107 TFLOPS.

Как сообщил Владимир Волконский, главный научный сотрудник «Московского центра Спарк-технологий», эта компания и Институт электронных управляющих машин им. И. С. Брука планируют выпустить в 2015 году восьмиядерный процессор «Эльбрус-8С». Чип производительностью 250 GFLOPS, тактовая частота которого может достичь 1,5 ГГц, проектируется на основе топологической нормы 28 нм.

Одновременно ведется разработка микропроцессора с архитектурой «Эльбрус», адаптированного для производства на отечественной фабрике «Микрон» в Зеленограде в 2014 году. Его производительность должна превысить 20 GFLOPS при тактовой частоте 300 МГц. Проектная норма – 90 нм.

Этот «Эльбрус-2CМ» может оказаться весьма востребованным процессором в свете ограничений, наложенных весной 2013 года госструктурами США на закупки электронных компонентов компанией «Т-Платформы». Проблемы возникают и с производством микросхем собственной разработки на тех зарубежных фабриках, где применяются американские технологии (ранее 'компонентным' рестрикциям уже подверглись институты «Росатома» в Сарове и Снежинске).

В мае 2011 года опубликована концепция федеральной программы «Развитие технологии высокопроизводительных вычислений на базе суперЭВМ экзафлопсного класса (2012–2020 годы)», в разработке которой участвовали ведущие ученые и организации страны, занятые в суперкомпьютерной индустрии. Пока программа не принята, выполняются отдельные проекты эволюционного и инновационного характера (см. «Экзафлопсные суперкомпьютеры: достижения и перспективы», «Открытые системы», № 07, 2013).