Уникальный суперкомпьютер "РСК-СКИФ" — 40 терафлопс в одной стойке

2 апреля 2010 г. компания<РСК СКИФ>, российский разработчик и интегратор суперкомпьютерных решений, и ИПС имени А.К. Айламазяна РАН представили вычислительный модуль на базе нового 6-ядерного процессора Intel Xeon 5600. Это позволяет компании<РСК СКИФ>начать выпуск суперкомпьютеров<СКИФ-Аврора>(суперкомпьютеров ряда 4 семейства<СКИФ>) с рекордной плотностью вычислительной мощности в индустрии на стандартных процессорах — с производительностью более 40 Tflops на одну стойку. Благодаря применению в суперкомпьютерных решениях<СКИФ-Аврора>высокоэффективного жидкостного охлаждения всех вычислительных компонент обеспечивается уникальная возможность использования в таких сверхплотных НРС-системах самых старших моделей из семейства новых процессоров Intel Xeon серии 5600 — c тактовой частотой 3,33 ГГц и тепловыделением 130 Вт.

Система<СКИФ-Аврора>, работающая на новых процессорах Intel, была продемонстрирована в рамках официального представления в России и других странах СНГ новейших процессоров Intel для серверов, центров обработки данных, суперкомпьютерных систем и высокопроизводительных рабочих станций — Intel Xeon серии 5600 (кодовое наименование Westmere-EP).

<Разработка суперЭВМ ряда 4 (<СКИФ-Аврора>) семейства<СКИФ>ведется широкой кооперацией российских организаций, ведущих разработчиков суперкомпьютерных технологий, с использованием равноправного сотрудничества с западными технологическими партнерами — компанией Eurotech и корпорацией Intel, — заметил член-корреспондент РАН, директор ИПС имени А.К. Айламазяна РАН, научный руководитель суперкомпьютерной программы<СКИФ-ГРИД>Сергей Михайлович Абрамов. — При соблюдении всех интересов российской стороны альянса, это позволяет обеспечить серьезные улучшения таких показателей проекта, как стоимость, сроки и качество разработки. Представленные результаты разработки позволяют обеспечить перспективу развития суперкомпьютеров на платформе решения<СКИФ-Аврора>и демонстрируют готовность построить гомогенную систему в 1 Pflops всего из 25 стоек>.

Суперкомпьютерную платформу<СКИФ-Аврора>изначально отличали высочайшая производительность, сверхвысокая плотность монтажа вычислительных узлов, повышенная надежность и управляемость. Отсутствие шума и вибрации в вычислительной системе достигается за счет применения жидкостного охлаждения всех компонент вычислителя (при полном отсутствии вентиляторов) и твердотельных накопителей Intel SSD. Благодаря использованию такого<зеленого дизайна>решение<СКИФ-Аврора>демонстрирует наилучшие в индустрии показатели энергоэффективности, что обеспечивает среднегодовую экономию затрат на электроэнергию до 60% по сравнению с традиционными способами охлаждения.

<Наше решение обеспечивает уникальную возможность использования в НРС-системах самых старших моделей новых процессоров Intel Xeon 5600 c тактовой частотой 3,33 ГГц и тепловыделением 130 Вт, что позволяет создавать суперкомпьютерные комплексы с самой высокой плотностью вычислительной мощности в индустрии на стандартных процессорах — более 40 Tflops в одной стойке. С точки зрения повышения производительности при переходе с процессоров Xeon 5500 на линейку Xeon 5600 мы наблюдаем 30-50% прирост на различных задачах при том же количестве узлов>, — отметил Егор Дружинин, технический директор компании<РСК СКИФ>.

При этом по соотношению<производительность/энергопотребление>достигается показатель 0,36 Tflops/КВатт, что почти на 50% лучше, чем в суперкомпьютерном решении<СКИФ-Аврора>на базе предыдущего поколения процессоров Intel Xeon серии 5500 (до 24 Tflops на стойку и 0,25 Tflops/КВатт).

<Очень отрадно, что теперь такие высокопроизводительные решения становятся более доступными для российских научно-образовательных организаций и промышленных предприятий. Использование новейших 6-ядерных процессоров Intel Xeon серии 5600 позволяют создавать суперкомпьютерные комплексы с лучшими в индустрии показателями в области быстродействия, вычислительной плотности, масштабируемости и экономичности>, — подчеркнула Юлия Клебанова, директор департамента по работе с корпоративными клиентами Intel в России.

Вычислительный комплекс<СКИФ-Аврора>(семейство<СКИФ>ряда 4), созданный в рамках суперкомпьютерной программы<СКИФ-ГРИД>Союзного государства, тестирование которого сейчас завершается в Южно-Уральском государственном университете (ЮУрГУ), вошел в рейтинг Тор50 и сразу занял 8 место среди 50 мощнейших суперкомпьютеров СНГ согласно новой 12-ой редакции рейтинга, опубликованной 30 марта 2010 г. Максимальная производительность суперкомпьютера<СКИФ-Аврора>, полученная на тесте Linpack, составляет 21,86 Tflops, а пиковая производительность — 24 Tflops.

Уместно отметить, что еще на этапе первичного тестирования эта система заняла 450-е место в последнем рейтинге Top500 самых мощных суперкомпьютеров мира (ноябрь 2009 г.). Полный ввод в промышленную эксплуатацию вычислительного комплекса<СКИФ-Аврора>в ЮУрГУ планируется завершить во II квартале этого года. В этом вузе создан самый мощный на Урале суперкомпьютерный центр, который успешно используется для решения фундаментальных и прикладных задач с целью развития научного потенциала и экономики области.

Комплекс решений, использованных при разработке суперкомпьютерного комплекса<СКИФ-Аврора>, не имеет аналогов в отечественной суперкомпьютерной отрасли, отвечает лучшим мировым достижениям и по ряду параметров превосходит мировой уровень развития суперкомпьютерной техники. Отличительными особенностями системы<СКИФ-Аврора>в ЮУрГУ являются:

* Высочайший уровень плотности вычислительной мощности в индустрии — 32 двухпроцессорных узла (64 процессора Intel Xeon) в одном шасси высотой 6U. Это в два раза превышает типичную плотность упаковки других суперкомпьютеров.

* Жидкостное охлаждение всех компонент вычислителя является наиболее эффективным и компактным подходом по сравнению с традиционным воздушным или жидкостно-воздушным охлаждением и позволяет строить высокопроизводительные системы с высочайшим уровнем плотности, а также снижает расход энергоресурсов систем охлаждения и электропитания. Отсутствие вентиляторов делает суперкомпьютер практически бесшумным и исключает вибрацию и аэродинамическую нагрузку на элементы суперкомпьютера, что существенно повышает надежность системы.

* Гибридные вычислительные узлы. Каждый узел включает два четырехъядерных 64-битных процессора Intel Xeon и FPGA-ускоритель для спецвычислений.

* Применение твердотельных накопителей Intel SSD позволяет существенно повышает скорость ввода-вывода и надежность системы. Твердотельные накопители Intel Solid State Disk X18-M не имеют механических движущихся частей — данные хранятся в высокоскоростных микросхемах памяти.

* Высокоскоростная отечественная системная сеть с топологией трехмерного тора, обеспечивающая пропускную способностью 60 Гбит/с, а также вспомогательная сеть InfiniBand QDR (40 Гбит/с) создают единую сетевую архитектуру, реализующую автоматическую или настраиваемую пользователем маршрутизацию сообщений MPI и ускорение специализированных протоколов.

Эти решения, реализованные в<СКИФ-Аврора>обеспечивают сверхплотную упаковку вычислительных узлов, высочайшую надежность и управляемость системы, а также среднегодовую экономию затрат на электроэнергию до 60%.

Уже на этапе предварительного тестирования на реальных промышленых задачах, решаемых на базе суперкомпьютерного центра ЮУрГУ, система<СКИФ-Аврора>показала высокую вычислительную эффективность кластера, что составило более чем 3-х кратный прирост производительности на ряде задач по сравнению с предыдущим кластером<СКИФ-Урал>. Результаты были опубликованы на суперкомпьютерной конференции ПАВТ в Уфе в марте этого года.

О ПРОЕКТЕ<СКИФ-Аврора>

Создание решения<СКИФ-Аврора>ведется<РСК СКИФ>в рамках реализации суперкомпьютерной программы<СКИФ-ГРИД>Союзного государства в альянсе с Институтом программных систем имени А.К. Айламазяна РАН и другими исполнителями программы<СКИФ-ГРИД>.

О КОМПАНИИ<РСК СКИФ>

Компания<РСК СКИФ>— российский разработчик и интегратор суперкомпьютерных решений на основе архитектур и технологий корпорации Intel. В апреле 2009 года был заключен научно-технологический и бизнес-альянс между<РСК СКИФ>, Институтом программных систем имени А.К. Айламазяна РАН (головным исполнителем от России суперкомпьютерной программы<СКИФ-ГРИД>Союзного государства) и итальянской компанией Eurotech Group (разработчиком и интегратором индустриальных компьютерных решений — класса встраиваемых систем и HPC). Дополнительную информацию можно найти на Web-сайте www.rsc-skif.ru.

ОБ ИПС ИМЕНИ А.К. АЙЛАМАЗЯНА РАН

Институт программных систем имени А.К. Айламазяна Российской академии наук (ИПС имени А.К. Айламазяна РАН, Переславль-Залесский, Россия) основан в 1984 году. С момента основания института основными научными направлениями его деятельности являлись: высокопроизводительные вычисления, программные системы для параллельных архитектур, автоматизация программирования, искусственный интеллект, телекоммуникационные системы и медицинская информатика. Институт является одним из ведущих учреждений Российской академии наук в данных областях исследований. На ИПС имени А.К. Айламазяна РАН в суперкомпьютерных программах<СКИФ>и<СКИФ-ГРИД>Союзного государства возложена роль головного исполнителя Программы от Российской Федерации. Дополнительную информацию можно найти на Web-сайте http://skif.pereslavl.ru/psi-info/.

О ПРОГРАММЕ<СКИФ-ГРИД>

Суперкомпьютерная программа<СКИФ-ГРИД>Союзного государства (Разработка и использование программно-аппаратных средств Грид-технологий и перспективных высокопроизводительных (суперкомпьютерных) вычислительных систем семейства<СКИФ>) утверждена в апреле 2007 года со сроком исполнения 2007-2010 годы. Программа имеет целью развитие и поддержку создаваемых в России и Белоруссии оригинальных отечественных технологий высокопроизводительных вычислений, в том числе, оригинальных средств для создания сервис-ориентированных грид-систем; разработку суперкомпьютеров семейства<СКИФ>(Ряд 3 и Ряд 4) и их программного обеспечения; развертывание экспериментальной grid-системы<СКИФ-Полигон>, объединяющей ресурсы суперкомпьютерных центров России и Белоруссии, выполнения ряда пилотных проектов. Государственные заказчики и координаторы союзной программы — Национальная академия наук Беларуси и Министерство образования и науки Российской Федерации (ранее российское Федеральное агентство по науке и инновациям). Головные исполнители: от Республики Беларусь — ОИПИ НАН Беларуси, от Российской Федерации — ИПС имени А.К. Айламазяна РАН. Дополнительную информацию можно найти на Web-сайтах http://skif-grid.botik.ru/ и http://skif.bas-net.by/.