Журнал "Компьютерра" №761 - Журнал Компьютерра

Неуклонно снижающиеся цены на суперкомпьютеры позволяют все более широкому кругу корпораций и институтов самых разных стран покупать их для решения широчайшего спектра задач - от поддержки процессов промышленного производства, конструкторских работ, банковской индустрии и поисков нефти/газа до продвинутой цифровой графики в кино и компьютерных играх.

По этой причине в рейтинге Top500 наряду с традиционными представителями из США, Западной Европы и Японии все больше и больше позиций начинают занимать институты и компании из других регионов и стран - Китая, Индии, Бразилии, Малайзии, Новой Зеландии, Южной Африки и др.

Что касается Китая, представленного в нынешнем Top500 пятнадцатью системами[Цифры в разных разделах сайта Top500 несколько различаются. Мы используем данные top500.org/stats.], то здесь ситуация с применением суперкомпьютеров выглядит так. Наряду с флагманом высокопроизводительных вычислений, Шанхайским суперкомпьютерным центром, сосредоточенным на научных исследованиях, несколько самых быстрых в стране компьютерных систем принадлежит фирме The9 - разработчику видеоигр, владеющему лицензией на местную дистрибуцию популярнейшей в онлайне многопользовательской игры World of Warcraft.

В этом году The9 достигла впечатляющего рубежа - обеспечив платформу для совместной игры в WoW более чем миллиону человек одновременно. Ясно, что для поддержки столь сложной и графически емкой вычислительной среды необходимы солидные компьютерные ресурсы, поэтому The9 располагает более чем десятком суперкомпьютеров. Кроме того, Китай может похвастать системами, принадлежащими нефтяным и газовым корпорациям, финансовым фирмам, исследовательским группам и медиа-компаниям.

Индия уже не раз входила в наиболее престижный Top10. В частности, не далее как в прошлом рейтинге (июнь 2008) на восьмом месте находилась индийская кластерная система, собранная компанией Tata в Вычислительном центре города Пуне. К ноябрю, под напором новых мощных машин, этот суперкомпьютер переместился на 13-е место. Но в целом можно констатировать, что Индия и Китай убедительно конкурируют с Японией, некогда бесспорным лидером азиатского региона.

Любопытно отметить также успехи Новой Зеландии, опередившей весь остальной мир по такому показателю, как суперкомпьютерная вычислительная мощь в расчете на душу населения. Этот забавный мировой рекорд достигнут исключительно стараниями Weta Digital, знаменитой ныне компании компьютерных видеоэффектов, в свое время созданной при участии режиссера Питера Джексона. Weta Digital, готовившая цифровую анимацию для таких фильмов, как "Властелин колец" и "Фантастическая четверка", базируется в новозеландской столице Веллингтоне, и четыре из быстрейших ее систем входят в Top500, чуть-чуть не дотянув до первой сотни. Помимо активного участия в кинопроизводстве, Weta сдает свои вычислительные мощности в аренду местным научно-исследовательским лабораториям и институтам.

Наконец, о нашей стране. Положение России, спору нет, выглядит посолиднее, чем у той же Новой Зеландии. Как по числу систем (восемь), так и по их суммарной производительности мы превосходим новозеландцев почти вдвое - 223 терафлопса против 109. Столько же систем имеют, скажем, Индия или Швеция. Правда, суммарная производительность их машин значительно выше. Ну а до Китая нам пока гораздо дальше, чем Новой Зеландии до нас.

Цифры и факты Top500: чемпионы и регионы

Один из главных итогов ноябрьского Top500 - в мире официально появился второй компьютер петафлопсного класса. Сборка Cray Jaguar на основе системы XT5 в Оук-Риджской национальной лаборатории в квалификационных тестах Linpack показала производительность 1,059 петафлопса. А чтобы сохранить за прошлым чемпионом Roadrunner первую строчку, конструкторы своевременно сделали небольшой апгрейд, доведя производительность системы до 1,105 петафлопса.

На редкость единообразный в этот раз Top10, практически узурпированный американскими системами и демонстрирующий завидную стабильность ведущих изготовителей процессоров, поставщиков систем и применяемых архитектур, разбавляет лишь китайская система Dawning 5000A с показателем 180 терафлопс.

Что же касается регионального распределения машин из Top500, то и здесь крен в сторону США заметно усилился. На эту страну сейчас приходится 290 систем, тогда как полгода назад было 257. Число топ-систем в Европе уменьшилось со 185 до 153, а в Азии осталось на прежнем уровне - 46 машин.

В азиатском регионе продолжает доминировать Япония с 18 системами (было 22). Вплотную к лидеру подобрался Китай с 15 машинами (было 12), на третьем месте Индия с 8 системами (было 6). Аналогичные расклады по Старому Свету выглядят так. Лидером осталась Великобритания с 45 системами (53 машины полгода назад). Второе место сохранила за собой Германия, но ее доля, 25 систем, уменьшилась почти вдвое (было 46 машин).

Контратака Microsoft

Вхождение Dawning 5000A в престижный Top10 - не только большая победа китайских конструкторов, но и важная веха для корпорации Microsoft, чья операционная система обеспечивает работу этого суперкомпьютера.

Всего год назад высшая позиция машин, работающих под Windows, в Top500 находилась на 116-м месте. Теперь же, вместе с осенним выходом специализированной 64-битной Windows HPC Server 2008, заточенной под высокопроизводительные вычисления, ситуация заметно изменилась. Самый яркий пример - все тот же Dawning 5000A, в зачетном тесте Linpack продемонстрировавший под управлением этой ОС реальную производительность 180,6 терафлопса с завидной эффективностью 77,5% (доля от теоретического пикового быстродействия системы).

Помимо достижения впечатляющей позиции в суперкомпьютерной элите, этот успех свидетельствует и о куда более важном обстоятельстве, а именно о настойчивом стремлении компании создать относительно простой в использовании программный инструментарий для разработки весьма нетривиальных суперкомпьютерных приложений.

В настоящее время на ПО Microsoft в высокопроизводительных вычислениях приходится скромная доля в 1%. Безоговорочно лидирует открытая система Linux - 88%, оставшуюся часть представляют в основном различные варианты Unix.

Учитывая столь неблагоприятный для Windows расклад в этом секторе рынка, Microsoft продвигает HPC Server 2008 в научно-исследовательские структуры на чрезвычайно заманчивых условиях - академическая версия лицензии стоит всего 15 долларов на один узел сети. Для сравнения, коммерческая лицензия на тот же продукт стоит 450 долларов.

Еще одно направление развития в сфере высокопроизводительных вычислений, представляющееся для компании важным и перспективным, - это так называемые персональные суперкомпьютеры. Недав­но Microsoft образовала программно-ап­па­ратный альянс с корпорацией Cray, направленный на массовое продвижение персональных суперкомпьютеров Cray CX1 со стартовой ценой 25 тысяч долларов (аналогичные проекты развиваются и в сотрудничестве с другими ведущими вендорами).

Цифры и факты Top500: чипы и поставщики

Корпорация Intel остается главным поставщиком процессоров для суперкомпьютеров. На языке цифр это означает 378 систем из 500, или почти 76% от числа участников. IBM и AMD идут голова к голове: по 60 систем (12%).

Очень быстро прирастает количество систем на основе четырехъядерных процессоров. В частности, число машин на основе чипов Intel Harpertown и Clovertown с момента составления прошлого списка выросло с 252 до 293. В общей же сложности четырехъядерные процессоры используют 336 машин, 153 машины построены на основе двухъядерных чипов и лишь 4 - на основе одноядерных ЦПУ (остальные 7 систем используют девятиядерные чипы Cell). В июне аналогичные цифры выглядели так: 283, 203, 11 и 3.

Среди поставщиков суперкомпьютерных систем по-прежнему вне конкуренции Hewlett-Packard и IBM. Причем при поштучном учете HP на сей раз заметно обогнала Голубого Гиганта - 209 систем (41,8%) против 186 (37,2 %). Полгода назад было с точностью до наоборот - 208 систем у IBM и 184 у Hewlett-Packard. Успехи остальных поставщиков выглядят несопоставимо скромнее: у Cray 4,4%, у Dell 3,8%, у SGI 3,4% от общего числа участников.

Любопытно, что HP и IBM совместными усилиями поставили 301 (или 188+113) из 306 систем, представляющих в Top500 потребителей суперкомпьютинга из индустрии и бизнеса. То есть столь важный сегмент рынка практически захвачен лишь двумя игроками.

Персональные СуперКомпьютеры

Определение персонального суперкомпьютера на сегодняшний день звучит примерно так. Это сравнительно недорогой аппарат, который можно разместить на столе или рядом со столом (не требующий специального помещения), подключить к обычной розетке электропитания и получить такую вычислительную мощь, которая позволяет не то чтобы сразу претендовать на место в Top500, но по крайней мере оказаться примерно в той же категории компьютерных систем.

Всем этим параметрам удовлетворяет, в частности, представленная на конференции в Остине разработка компании nVidia под названием Tesla Personal Su­per­computer. Ключевые характеристики топовой версии таковы: 960 процессорных ядер, совместно обеспечивающих производительность почти в 4 терафлопса при заявленной цене компьютера десять тысяч долларов. Достигаются эти показатели благодаря применению четырех графических акселераторов Tesla GPU, каждый из которых содержит 240 ядер. По свидетельству специалистов, получивших возможность ознакомиться с новинкой, эта конструкция без всяких натяжек представляет собой настольный суперкомпьютер. Подобные системы могут представлять собой обычный ПК (в слот расширения которого вставлены видеоускорители Tesla GPU) или стандартные модули для размещения в серверной стойке.