Подробности о новом суперкомпьютере "СКИФ-Аврора-ЮУрГУ"

28 июня в рамках совместной пресс-конференции в Челябинске, организованной Южно-Уральским государственным университетом (ЮУрГУ), Институтом программных систем имени А.К. Айламазяна РАН — головным исполнителем от Российской Федерации суперкомпьютерной программы<СКИФ-ГРИД>Союзного государства, компанией<РСК СКИФ>— российским разработчиком и интегратором суперкомпьютерных решений нового поколения и корпорацией Intel была проведена первая демонстрация работы суперкомпьютера<СКИФ-Аврора ЮУрГУ>с пиковой производительностью 24 TFLOPS (1 TFLOPS — один триллион операций с числами с плавающей точкой в секунду). В церемонии открытия нового вычислительного комплекса на территории суперкомпьютерного центра ЮУрГУ приняли участие Губернатор Челябинской области Михаил Юревич и ректор Южно-Уральского государственного университета Александр Шестаков.

<ЮУрГУ — инновационный вуз, вкладывающий ресурсы в современную научно-учебную базу и создание мощного суперкомпьютерного центра. Это позволяет нам готовить высококвалифицированных специалистов для науки и промышленности, обладающих знаниями и практическим опытом в передовых областях высоко-производительных вычислений и инженерного моделирования, а также участвовать в решении задач развития научного потенциала и экономики не только Челябинской области, но и всего Уральского Федерального Округа. Поэтому для наше-го университета дальнейшее развитие суперкомпьютерного центра имеет стратегическое значение, особенно после получения статуса Национального исследовательского университета — для реализации возможностей широкомасштабного развития научных исследований и подготовки высококлассных специалистов для всей страны по ряду приоритетных направлений>, — подчеркивает ректор Южно-Уральского государственного университета Александр Леонидович Шестаков.

<СКИФ-Аврора ЮУрГУ>— это первый в мире суперкомпьютер на базе совре-менных процессоров Intel Xeon (серии 5500) и высокоэффективного жидкостного охлаждения, содержащий в себе целый ряд уникальных отечественных разработок мирового уровня.<Разработка суперкомпьютеров ряда 4 семейства<СКИФ>—<СКИФ-Аврора>, — ведется в 2009-2010 годах в рамках суперкомпьютерной программы<СКИФ-ГРИД>Союзного государства, Непосредственно в этой работе участвуют группы из шести российских организаций (ИПС имени А.К. Айламазяна РАН головной). Используется равноправное сотрудничество с западными партнерами — с корпорацией Intel и другими. При соблюдении всех интересов российской стороны, это позволило обеспечить серьезные улучшения таких показателей проекта, как стоимость, сроки и качество разработки. — говорит член-корреспондент РАН, директор ИПС имени А.К. Айламазяна РАН, научный руководитель от России суперкомпьютерной программы<СКИФ-ГРИД>Союзного государства Сергей Михайлович Абрамов. — Достигнутые на данный момент результаты совместных работ позволяют обеспечить перспективу развития отечественных суперкомпьютеров на платформе решения<СКИФ-Аврора>и мировое лидерство по ряду технологий как минимум до 2012 года. Сегодня платформа<СКИФ-Аврора>обеспечивает возможность создания самого компактного в мире суперкомпьютера с производительностью в 1 PFLOPS — всего из 25 стоек — с невысоким для такой системы уровнем энергопотребления в 2,84 МВт. В планах развития стоит улучшение этих показателей>. В марте 2009 года ИПС имени А.К. Айламазяна РАН заключил контракты на изготовление первого опытного образца суперкомпьютера<СКИФ-Аврора>с компанией<РСК СКИФ>. Руководство программы<СКИФ-ГРИД>самой эффективной площадкой для размещения опытного образца признало Южно-Уральский государственный университет. Со своей стороны университет дал согласие на размещение опытного образца, выделил необходимые ресурсы для его расширения, обеспечения эксплуатации и использования в составе грид-сети<СКИФ-Полигон>.

С момента принятия решения о расположении в ЮУрГУ опытного образца за данным суперкомпьютером было закреплено имя<СКИФ-Аврора ЮУрГУ>. Таким образом, финансовые ресурсы на создание<СКИФ-Аврора ЮУрГУ>бы-ли выделены на паритетных началах как из бюджета Союзного государства (средства программы<СКИФ-ГРИД>), так из собственных средств ЮУрГУ. А реализация вы-числительного комплекса<СКИФ-Аврора ЮУрГУ>выполнена компанией<РСК СКИФ>в кооперации с другими исполнителями программы<СКИФ-ГРИД>, при активной технической поддержке корпорации Intel и участии других западных партнеров.<Сегодня мы можем продемонстрировать первый результат не только кропотливой работы специалистов нашей компании над созданием сложного интеграционного проекта<под ключ>и фактически суперкомпьютерного решения нового поколения, — каковым является вычислительный комплекс<СКИФ-Аврора ЮУрГУ>, — но и эффективность совместных усилий в рамках широкой кооперации как российских участников, в большей степени отечественных исполнителей суперкомпьютерной программы<СКИФ-ГРИД>, так и западных технологических партнеров, в первую очередь, корпорации Intel>, — отметил Алексей Шмелев, ис-полнительный директор<РСК СКИФ>.

Уже на этапе предварительного тестирования суперкомпьютер<СКИФ-Аврора ЮУрГУ>:

•Вошел в список Тор50 и сразу занял 8 место среди 50 мощнейших суперкомпью-теров СНГ согласно новой, 12-ой редакции рейтинга, опубликованной 30 марта 2010 г. Максимальная производительность суперкомпьютера<СКИФ-Аврора ЮУрГУ>, полученная на тесте Linpack, составляет 21,86 TFLOPS, а пиковая про-изводительность — 24 TFLOPS.

•Показал высокую вычислительную эффективность на реальных промышленных задачах, решаемых на базе суперкомпьютерного центра ЮУрГУ, продемонстриро-вав более чем 3-х кратный прирост производительности на ряде задач по сравне-нию с предыдущим кластером<СКИФ Урал>.

•В апреле этого года была реализована возможность использования в платформе<СКИФ-Аврора>6-ядерных процессоров Intel Xeon серии 5600, что позволяет по-высить производительность системы в том же конструктиве в 1,7 раза.

<Такие высокопроизводительные и энергоэффективные суперкомпьютерные решения, как<СКИФ-Аврора ЮУрГУ>, демонстрируют реальные возможности российских инновационных начинаний в области разработки и реализации сложных вычислительных комплексов, что позволяет Челябинской области и России в целом использовать самую передовую технологию для развития российских научно-образовательных организаций и промышленных предприятий. Использование процессоров старших моделей линейки Intel Xeon, в том числе новейших 6-ядерных моделей серии 5600, позволяет участникам Альянса создавать суперкомпьютерные комплексы с лучшими в индустрии показателями в области быстродействия, вычислительной плотности, масштабируемости и экономичности>, — подчеркнул Николай Местер, директор по развитию корпоративных проектов корпорации Intel в России и странах СНГ.

<СКИФ-Аврора>— уникальная суперкомпьютерная платформа с российскими ноу-хау

Суперкомпьютерную платформу<СКИФ-Аврора>, которая стала основой для создания вычислительного комплекса<СКИФ-Аврора ЮУрГУ>, отличает высочайшая производительность, сверхвысокая плотность монтажа вычислительных узлов, повышенная надежность и управляемость. Отсутствие шума и вибрации в вычисли-тельной системе достигается за счет применения жидкостного охлаждения всех компонентов вычислителя и использования твердотельных накопителей Intel SSD. Благодаря такому<зеленому дизайну>решение<СКИФ-Аврора>демонстрирует наилучшие в индустрии показатели энергоэффективности, что обеспечивает среднегодовую экономию затрат на электроэнергию до 60% по сравнению с решениями других разработчиков.

Метод жидкостного охлаждения является на сегодня самым инновационным и эффективным в суперкомпьютерной индустрии. Он позволяет строить вычислительные системы с высочайшим уровнем плотности, с пониженным уровнем энергопотребления, практически бесшумные и исключающие вибрацию, то есть более надежные. Именно такой системой охлаждения оснащен суперкомпьютерный комплекс<СКИФ-Аврора ЮУрГУ>— это первый в России и в мире суперкомпьютер на базе стандартных процессоров Intel Xeon (серии 5500) и технологии высокоэффективного жидкостного охлаждения, содержащий в себе целый ряд уникальных отечественных разработок мирового уровня.

Специалисты Южно-Уральского государственного университета принимали непосредственное участие в создании одного из элементов системы жидкостного охлаждения суперкомпьютера<СКИФ-Аврора ЮУрГУ>— охлаждающей пластины для вычислительных узлов суперкомпьютера. Опытное производство данных пластин налажено на базе ЮУрГУ. Суперкомпьютерная платформа<СКИФ-Аврора>имеет следующие уникальные характеристики:

•Передовое решение по технологии охлаждения, наилучшая в отрасли эффективность использования электроэнергии —<зеленый дизайн>:

oЗначительная среднегодовая экономия электроэнергии.

oВозможности использования особенностей климатических зон — беззатратное охлаждение (free cooling).

•Максимальная плотность упаковки вычислительной мощности стандартной архитектуры:

oСамая высокая вычислительная плотность в суперкомпьютерной отрасли на базе стандартных процессоров архитектуры x86 — более 10 CPU в 1U.

oНа базе 6-ядерных процессоров Intel Xeon 5600 достигается рекордная производительность на одну стойку — свыше 40 TFLOPS.

oКак минимум двукратное уменьшение занимаемой площади, по сравнению с решениями других производителей.

oВозможность создания самого компактного в мире суперкомпьютера с производительностью 1 PFLOPS — на базе всего 25-ти стоек<СКИФ-Аврора>(энергопотребление — 2,84 МВт).

•Уникальная системная сеть отечественной разработки с топологией 3D-тор:

oПовышенная пропускная способность системной сети — до 60ГБ/с, — в 1,5 раза лучше показателей любых других доступных решений.

oВысочайшая масштабируемость системной сети — возможность на сегодняшних решениях создать суперкомпьютер с производительностью 3 PFLOPS.

oАппаратная поддержка в системной сети некоторых операций MPI.

oВозможность поддержки не только MPI, но и новых, перспективных подходов к реализации параллельных вычислений.

•Полная совместимость с существующим стандартным программным обеспечением в комбинации с возможностью использования FPGA-ускорителей, установленных в каждом вычислительном узле:

oОбеспечена полная совместимость с программным обеспечением суперкомпьютеров с архитектурой x86, поддержка всех суперкомпьютерных приложений, как созданных и разрабатываемых в рамках программ<СКИФ>и<СКИФ-ГРИД>, так и широко используемых во всем мире суперкомпьютерных приложений от иных разработчиков.

oВсе характеристики производительности суперкомпьютеров<СКИФ-Аврора>приведены из расчета использования только стандартных процессоров, без учета применения FPGA-ускорителей. Доработка программного кода под использование последних позволяет обеспечить втрое большую реальную производительность суперкомпьютеров<СКИФ-Аврора>для ряда приложений.

oИспользование FPGA-ускорителей поддержано программным обеспечением<СКИФ-Аврора>.

•Высочайшая надежность и отказоустойчивость суперЭВМ:

oОтсутствие механически подвижных частей в вычислителе.

Отсутствие вибрации.

oПростые и надежные подсистемы электропитания и охлаждения. Резервирование всех важных узлов.

oВысокая теплоемкость хладоносителя — защита оборудования от<тепловых ударов>.

oУникальная отечественная сенсорная и управляющая сеть СКИФ-Servnet v.4. Три независимых системы мониторинга и управления суперкомпьютером.

oПоддержка режима<горячей замены>модулей и узлов.

•Эффективная система электропитания повышенной безопасности (для персонала и оборудования).

•Улучшенные эргономические и эстетические показатели:

oСистема бесшумная. Персонал может без средств защиты органов слуха долго и комфортно находиться в машинном зале.

oУправление<на кончиках пальцев>— с использованием сенсорных LCD-панелей.

•Опора на широкую кооперацию российских разработчиков в сочетании с сотрудничеством с западными партнерами.

Технические характеристики суперкомпьютера<СКИФ-Аврора ЮУрГУ>

Вычислитель системы содержит 256 компактных и мощных вычислительных blade-модулей с жидкостным охлаждением.

Технические характеристики:

•Число вычислительных узлов/процессоров/ядер: 256/512/2048

•Тип процессора: Intel Xeon X5570 (4 ядра с тактовой частотой 2,93 ГГц)

•Суммарная оперативная память вычислительных узлов: 3 TБ (DDR3)

•Суммарная дисковая память вычислительных узлов: 60 TБ, твердотельные накопители

•Тип системной сети: Трехмерный тор, 60 Гбит/с, макс. задержка 1 мкс

•Тип вспомогательной сети: InfiniBand QDR, 40 Гбит/с, макс. задержка 2 мкс

•Сервисная сеть: три независимые сенсорные и управляющие сети, включая СКИФ-Servnet v.4

•Выделенная сеть глобальной синхронизации

•Программируемые FPGA‑ускорители в каждом вычислительном узле. Связь FPGA‑ускорителя со стандартными процессорами: 80 Гбит/с

•Пиковая производительность установки (без учета FPGA‑ускорителей): 24 TFLOPS

•Производительность на тесте LINPACK: 21.84 TFLOPS.

Суперкомпьютер<СКИФ-Аврора ЮУрГУ>в полной мере унаследовал все уникальные характеристики (подробно описаны выше) платформы<СКИФ-Аврора>: высокие энергоэффективность, совместимость программного обеспечения, надежность, отказоустойчивость и другие.<СКИФ-Аврора>— готовность обеспечить отечественными суперкомпьютерами потребности России

Суперкомпьютерная платформа<СКИФ-Аврора>разработана для эффективной реализации суперкомпьютеров в широком спектре производительности. Запланировано дальнейшее развитие суперкомпьютерной платформы<СКИФ-Аврора>.

Сегодня компания<РСК СКИФ>, с опорой на СКИФ-кооперацию, готова обеспечить с высоким качеством выпуск, установку, ввод в эксплуатацию, гарантийное и послегарантийное обслуживание самых различных систем:

•от систем с производительностью в несколько единиц и десятков TFLOPS — су-перкомпьютеры для лабораторий, конструкторских бюро, организаций науки и образования, предприятий;

•до мощных систем в сотни и тысячи TFLOPS (на сегодняшних решениях до 3 000 TFLOPS = 3 PFLOPS) — суперкомпьютеры для отраслевых, региональных и национальных суперкомпьютерных центров.