Kék gének

Kék-gén / L szekrény

A Blue Gene egy csúcskategóriás számítógépes technológia tervezésének és fejlesztésének projektje . Az IBM szerint ennek mind a szuperszámítás határainak feltárását kell szolgálnia a számítógépes architektúrában , mind a tömegesen párhuzamos rendszerek programozásához és vezérléséhez szükséges szoftver kifejlesztését, mind pedig a számítási teljesítmény felhasználását a biológiai folyamatok, például a fehérje hajtogatásának jobb megértéséhez . Ez utóbbi volt a felelős a névadásért is.

1999 decemberében az IBM ötéves programot hirdetett meg egy masszívan párhuzamos számítógép felépítésére, amely elősegíti a biomolekuláris jelenségek, például a fehérje hajtogatás kutatását. A cél a sebességek elérése volt a Peta - FLOPS tartományban.

Ez egy együttműködési projekt az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma (amely szintén részben finanszírozza a projektet), az ipar (különösen az IBM) és az egyetemek között. Öt Blue Gene projekt fejlesztés alatt áll, köztük a Blue Gene / L, a Blue Gene / P és a Blue Gene / Q (lásd: Advanced Simulation and Computing Program ).

A Blue Gene / L volt az első építészet. A specifikációk egy olyan rendszerre vonatkoztak, amelynek csúcsteljesítménye 360 ​​TFLOPS 65 536 csomóponton és befejezése 2004/2005-ben történt. A következő gépeknek el kell érniük akár 1000 TFLOPS-t (Blue Gene / P, 2006/2007) vagy 3000 TFLOPS-t (Blue Gene / Q, 2007/2008). Ezen utódrendszerek folyamatos kimenete a Blue Gene / L-től 300 TFLOPS vagy 1000 TFLOPS legyen.

Az IBM projektjének főépítésze Monty Denneau és Alan Gara volt .

Kék gén / L

A rendszer felépítésének diagramja a Blue Gene / L példáján

A Blue Gene / L szuperszámítógép- család, amely nagyon skálázható . A projektet az IBM és a Lawrence Livermore Nemzeti Laboratórium közösen finanszírozza .

Az architektúra egy alapvető építőelemből (csomópontból vagy számítási chipből) áll, amelyet újra és újra meg lehet ismételni anélkül, hogy szűk keresztmetszetek keletkeznének . A BG / L minden csomópontja egy ASIC-ből áll, hozzá tartozó DDR - SDRAM memóriával. Minden egyes ASIC tartalmaz két 0,7 GHz-es PowerPC beágyazott 440 processzormagot , két „Double Hummer” FPU-t, egy gyorsítótár alrendszert és egy kommunikációs alrendszert .

A dupla TFlops sebesség (2,8 vagy 5,6 TFLOPS) a hálózat különböző rajzain abból adódik, hogy egy két processzorral rendelkező ASIC két módban működtethető, amelyek vagy mindkét processzort számítógépes feladatokhoz használják, vagy csak az egyik számtani feladatokra, a másik pedig kommunikációs feladatok társprocesszoraként. A processzorok közötti kommunikációhoz nagy sebességű hálózat, 3D tórus topológiával és hierarchikus hálózat áll rendelkezésre a kollektív műveletekhez.

A Torus hálózathoz memória-leképezett hálózati adapterekkel jutunk hozzá , hogy az InfiniBand-hoz hasonlóan nagyon alacsony késési időket érjünk el. A kommunikációhoz módosított MPI CH2 implementációt fejlesztettek ki . Egy speciálisan beprogramozott, nagyon kicsi, a többfeladatos feladatot nem támogató POSIX- kernel fut a számítási csomóponton - a futó program az egyetlen folyamat a rendszeren.

A TOP500 lista 2004. novemberi kiadásában az első helyet a Blue Gene / L rendszer vette át, amelyet a Lawrence Livermore Nemzeti Laboratóriumban még 16 állvánnyal ( 16 384 csomópont, 32 768 processzor felel meg) fejlesztenek. Azóta lépésről lépésre bővült, és 2005. október 27-én 65 536 csomót ért el 280 TFLOPS felett, amellyel megszerezte a vezetést a TOP500 11/2005-ben. Noha ezt a bővítési lépést eredetileg végső bővítésnek nyilvánították, 2007-ben ismét kibővítették, és azóta több mint 478 TFLOPS-ot biztosított 212 992 processzorral 104 állványban. Ez tette a világ negyedik leggyorsabb rendszerévé 2008 közepén.

Az architektúra más telepítésekhez is alkalmas, például a Blue Gene Watson (BGW) az IBM saját Thomas J. Watson Kutatóközpontjában (a TOP500 6/2011. 98. hely), JUGENE (Jülich Blue Gene, Forschungszentrum Jülich , 2011. június, hely 12 még az elődje előtt) és további hat bejegyzés a Top 100-ban. Ezek mind az eServer Blue Gene Solution néven szerepelnek .

Kék gén / P

Kék gén / P
A Blue Gene / P csomópontos térképe

A Blue Gene / P sorozatot először 2007 júniusában mutatták be a drezdai ISC-n. A BG / L-hez képest a változások magukban foglalják a 850 MHz-en órajelű PowerPC 450 magok használatát, amelyek közül négyet most egy csomópont tartalmaz. Mindegyik számítási kártyának két ilyen csomópont helyett csak egy van, de a következő nagyobb egységként egy csomópontkártya 16 ilyen számítási kártya helyett 32-et tartalmaz.

Ellenkező esetben az egységek változatlanok maradtak, és egy rack tehát kétszer annyi processzort tartalmaz, mint egy BG / L. Mivel az egyes processzorok teljesítménye körülbelül 21% -kal nőtt (legalábbis a LINPACK-nál ) , az órajel növekedésével párhuzamosan , minden rack mostantól 14-et biztosít 5,6 TFLOPS helyett (minden R csúcs ). A memória sávszélessége ugyanolyan ütemben nőtt, a Torus hálózat sávszélessége több mint kétszeresére, 2,1 GB / s-ról 5,1 GB / s-ra nőtt, és a késési idők felére csökkentek. A gyártó szerint az energiaigény csak 35% -kal nőtt. Egy 72 állványból álló rendszer esetében, amely állítólag eléri a Peta-FLOPS határt, ez körülbelül 2,3 megawatt .

Az első szállítások egyike a Forschungszentrum Jülich-hez történt , ahol JUGENE néven működtetik, és 180 TFLOPS-szal 2008 végén a TOP500 listán a tizenegyedik helyen állt . 2008 novemberében hét Blue Gene / P rendszer került a világ 100 leggyorsabb rendszere közé.

2009. május 26-án felavatták a JUGENE ( Jülich Blue Gene ) továbbfejlesztett változatát , amelyben a processzorok számát 65 536-ról 294 912-re növelték, így 1 petaflops csúcsteljesítményt értek el . Ez a számítógép így 2012-ben az egyik leggyorsabb számítógép volt Európában, és 2011 novemberétől a világ leggyorsabb szuperszámítógépei között a 13. helyet foglalta el a TOP500-as listán.

Kék gén / Q

A kínálat legújabb szuperszámítógépes kialakításának, a Blue Gene / Q-nak az volt a célja, hogy 2011-ig 20 petaflopot érjen el az időkeretben. Úgy tervezték, hogy tovább javítsák és kibővítsék a Blue Gene / L és P architektúrákat, nagyobb órajel-frekvenciával és jelentősen javított energiahatékonysággal. A Blue Gene / Q csomópontjainak száma összehasonlítható, de csomópontonként 4 mag helyett 16 (újonnan kifejlesztett POWER CPU A2) 16.

Az IBM Sequoia nevű Blue Gene / Q rendszer referencia telepítésére a Lawrence Livermore Nemzeti Laboratóriumban került sor 2011-ben az "Advanced Simulation and Computing Program" részeként; nukleáris szimulációkhoz és más fejlett tudományos kutatáshoz használják.

A Mira nevű Blue Gene / Q rendszert 2012 elején telepítették az Argonne Nemzeti Laboratóriumba. Körülbelül 50 000 számítási csomópontból áll (csomópontonként 16 számítási mag), 70 PByte lemeztárolóból (470 GByte / s I / O sávszélességgel), és vízzel hűtik.

Szintén 2012-ben a FERMI a CINECA Bologna melletti adatközpontjában kezdte meg működését, amely 10 240 Power A2 csatlakozóval rendelkezik, mindegyik 16 maggal.

További fejlődés

Az újabb IBM szuperszámítógépek már nem a Blue Gene nevet viselik. Ezek egy sokkal továbbfejlesztett POWER processzor platformon alapulnak, és a legújabb verzió (2018) próbaüzemben működik például a Lawrence Livermore Nemzeti Laboratóriumban és az Oak Ridge Nemzeti Laboratóriumban .

A klasszikus szuperszámítógépek mellett az IBM megkezdte a neurális szuperszámítógépek fejlesztését és építését rendkívül alacsony energiafogyasztással.

web Linkek

hitelesítő adatok

  1. ↑ F. Allen, G. Almasi, W. Andreoni, D. Beece, BJ Berne, A. Bright, J. Brunheroto, C. Cascaval, J. Castanos, P. Coteus és mtsai: Blue Gene: A vision for fehérjetudomány petaflop szuperszámítógép segítségével . In: IBM Systems Journal . szalag 40 , no. 2 , 2001, p. 310–327 , doi : 10.1147 / sj.402.0310 ( archive.org ).
  2. ↑ CD várakozás: IBM PowerPC 440 FPU összetett aritmetikai kiterjesztésekkel . In: IBM Journal of Research and Development . szalag 49 , no. 2005. 2.3 . , P. 249-254 , doi : 10.1147 / rd.492.0249 ( archive.org ).
  3. ↑ 100 teraflops 1 petaflop: Három új szuperszámítógépek Jülich , sajtóközlemény Heise-online 26 máj 2009
  4. ↑ TOP500 lista 2011 novemberétől , TOP500 lista. Letöltve: 2012. január 30
  5. ↑ 17. gépértékelő műhely ( Memento , 2008. október 31-től az Internet Archívumban )
  6. ↑ 16 és 17 magos processzor suttogása
  7. ^ Jegyzőkönyv Haladó tudományos számítástechnikai tanácsadó bizottság ülése, 2009. november 3-4., Oak Ridge Associated Universities, Oak Ridge, Tenn. ( Memento 2010. március 29-től az Internetes Archívumban )
  8. ↑ A kilátás Germatownból - Az ALCF első lépések műhelye, 2010. január 27–29. ( Memento , 2010. május 27-től az Internet Archívumban )
  9. ↑ A FERMI újra megerősítést nyert a Top500 első tízben
  10. ↑ Sven Oehme: CORAL Performance frissítése. 2017. november 11. Letöltve: 2018. május 19 .
  11. ^ Agy által inspirált szuperszámítógép az LLNL számára. 2016. március 29. - 2018. május 19 .
  12. ^ Brian Wang: Neurális szuperszámítógép az amerikai légierő kutató laboratóriumához. 2017. június 24. Letöltve: 2018. május 19 .
  13. ^ Az AFRL előrejelzi a neuromorf szuperszámítógépek érkezését . In: SIGNAL Magazin . 2018. január 25 ( afcea.org [Hozzáférés: 2018. május 19.]).