1 / 57

Четыре сегмента рынка суперкомпьютеров

Прогнозные оценки развития высокопроизводительной вычислительной техники. Эйсымонт Л.К. ОАО «НИЦЭВТ» (Концерн радиостроения “ Вега ” ). Четыре сегмента рынка суперкомпьютеров. Таблица 1. Зафиксированные в 2002 году объемы четырех сегментов рынка суперкомпьютеров.

alice
Télécharger la présentation

Четыре сегмента рынка суперкомпьютеров

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Прогнозные оценки развития высокопроизводительной вычислительной техники.Эйсымонт Л.К.ОАО «НИЦЭВТ» (Концерн радиостроения “Вега”)

  2. Четыре сегмента рынка суперкомпьютеров Таблица 1. Зафиксированные в 2002 году объемы четырех сегментов рынка суперкомпьютеров. • На самом деле оказалось, что общий объем рынка составил: • ~ $9.000 • Дальнейший рост ожидается: • ~ $15.000 • ~ $17.000 • Это 30% рынка серверных платформ • Нас интересует Technical • Capability – • суперкомпьютеры для решения задач, требующих предельных возможностей (стратегические задачи) Таблица 2. Предсказанные в 2002 году объемы сегментов рынка суперкомпьютеров.

  3. Разные сегменты суперкомпьютерного рынка – разные технологии, разные прогнозы (видение IBM). Наиболее чувствительный к новым технологиям сегмент - CКСН

  4. Специфика формирования прогнозных оценок -- Прогнозные оценки даются с точки зрения архитектора заказных суперкомпьютеров высшего диапазона производительности, предназначенных для решения уникальных стратегически важных для государства задач, далее - суперкомпьютеров стратегического назначения (СКСН) -- Выделяются два связанных друг с другом процесса будущего развития (на примере США, Япония и Китай – по такому же образцу): - революционное развитие, определяемое необходимостью решения стратегических задач государства: 1) работы по программе DARPA HPCS создания заказных СКСН с перспективной архитектурой и глобально адресуемой памятью, далее – перспективных СКСН; 2) работы по Федеральному плану США разработок и исследований в области СКСН, которые являются усилением и обобщением программы DARPA HPCS. - эволюционное развитие, определяемое рынком и появлением массовой и коммерчески доступной элементной базы “новой волны”, основа которой - многоядерно-мультитредовые микропроцессоры и многосокетные платы на их основе, являющиеся мощными SMP-узлами с разделяемой между сокетами платы общей памятью.

  5. Проекты создания суперкомпьютеров стратегического назначения (СКСН) с перспективной архитектурой США – программа DARPA HPCS (2002) - проект Cascade (Cray) - системы Baker, Granite,Marble. 250 млн $ на 2008-2010. федеральный проект - проект PERCS (IBM) - 250 млн $ на 2008-2010, федеральный проект Япония – программа Next Generation Supercomputer Министерства Образования, Культуры, Спорта, Науки и Технологий(2006) - проект 3K (Институт физических и химических исследований (RIKEN) и Fujitsu),1.2 млрд.$, федеральный проект. Китай – программа 863 Министерства науки и технологий(2006) - проект HPP (Институт вычислительных технологий (ICT), фирма Dawning, Национальный университет оборонных технологий (NUDT)), федеральный проект Россия – в рамках ФЦП Минпромторговли РФ, Минобрнауки РФ (2005) - проект Ангара (ОАО”НИЦЭВТ”)

  6. Главная решаемая проблема в проектах создания перспективных СКСН – “стена памяти”Что это за проблема ?

  7. Интегральные оценки реальной производительности – пакет HPC Challenge и метод “APEX-поверхности” Cхема организации APEX-теста

  8. Пример профиля работы с памятью задачи CF-класса(DGEMM)‏

  9. Пример профиля работы с памятью для задачи DIS-класса(SpMV)‏ Рис. Профиль обращений к памяти для теста SpMV (A*p=q)‏

  10. Пример профиля работы с памятью для задачи DIS-класса(FFT-одномерное быстрое преобразование Фурье)‏

  11. Пример профиля работы с памятью для задачи DIS-класса(BFS)‏

  12. Пример профиля работы с памятью для задачи DIS-класса(RandomAccess)‏

  13. Коммуникационные профили разных задач.Большой объем передаваемой информации, нерегулярный и коллективный характер взаимодействий приводят к деградации реальной производительности и плохой масштабируемости.

  14. Требования к перспективным CКСН программы DARPA HPCS.

  15. Общий взгляд на задачи дляСКСН и влияние базовых характеристик СКСН на эффективность решения этих задач. • Контроль боеготовности ядерных арсеналов и разработка новых боезапасов. • Радиоэлектронная разведка и другие задачи разведывательных сообществ. • Решение задач военного характера. • Предсказание климата. • Физика плазмы – решение задач создания термоядерных реакторов. • Решение инженерных задач в области машиностроения. • Биоинформатика и вычислительная биология, задачи влияния окружающей среды. • Предсказание землетрясений. • Геофизические расчеты. • Астрофизика (+ поиск новых источников энергии). • Материаловедение и нанотехнологии. • Исследования социальных систем – макроэкономика и социальная динамика.

  16. Подробный комментарий к задачам, для которых в первую очередь создаются перспективные СКСН программы DARPA HPCS (или в решении каких задач мы рискуем отстать)

  17. Мирные приложения – значимость перспективных СКСН для развития общества VI технологический уклад - Биотехнологии - Нанотехнологии - Проектирование живого - Вложения в человека - Новое природопользование - Роботехника - Новая медицина - Высокие гуманитарные технологии - Проектирование будущего и управление им - Технологии сборки и уничтожения социальных субъектов V технологический уклад - Компьютеры - Малотоннажная химия - Телекоммуникации - Электроника - Интернет

  18. Организация работ в области перспективных СКСН в США, контроль качества разработок с использованием новых подходов объективного оценочного тестирования реальной производительности Одновременно ведется программа DARPA PCA разработки перспективных встроенных суперкомпьютеров (ВСК) , во многом похожая по решаемым принципиальным проблемам на DARPA HPCSи контролируемая той же организацией – Линкольновской лабораторией Массачусетского технологического института. В данном докладе это не рассматривается, требует отдельного детального рассмотрения.

  19. Об организации работ в области суперкомпьютерных технологий в США DARPA Cray – проект CASCADE IBM - проект PERCS MIT – проект RAW Stanford Unv. – проект Smart Memory Unv.of South.Calif. (+Raytheon) – проект MONARCH Unv.of Texas at Austin (+IBM) – проект TRIPS

  20. Cистема тестов оценки производительностиCКСН программы DARPA HPCS

  21. Сравнение NEC SX-9 с другими системами(современный подход - kiviat-диаграмма,на лучах – наименования тестов пакета HPC Challenge)‏

  22. Примеры планов и основных решений проектов создания перспективных СКСН США, Японии и КитаяБазовые стратегии решения проблемы “стены памяти”- обеспечение толерантности процессора к задержкам за счет работы со скоростью, определяемой темпом выполнения операций, а не задержками их выполнения (мультитредовые и векторные архитектуры);- обеспечение управляемой локализации как данных при вычислениях, так и вычислений при данных (кэши, удаленные вызовы процедур, DAE-архитектуры и модели вычислений);- применение статических и динамических потоковых моделей вычисленийс управлением вычислениями потокомданных(streambased-архитектуры, dataflow-архитектуры, одновременно решает проблему ограниченного ILP, т.е. ограниченного параллелизма выполнения машинных команд)

  23. Планы создания новых суперкомпьютеров фирмы Cray (+ унификация !)

  24. Планы создания новых суперкомпьютеров фирмы IBM (+ унификация!)

  25. Новая политика Японии в области стратегических вычислений

  26. Фирма Сray, проект Cascade программы DARPA HPCS– базовая концепция проекта

  27. Cтруктура CКСН Сray Cascade Baker и Granite • Глобально адресуемая память с унифицированной для всех типов узлов архитектурой • Конфигурируемые сеть, память, процессоры и ввод-вывод • Гетерогенная обработка на множестве узлов разного типа и внутри • тредово-векторных (MVP) узлов • Возможность адаптации при конфигурировании, компиляции в процессе выполнения

  28. Многоядерно-мультитредовый микропроцессор Power7 – базовый микропроцессор CКСН IBM PERCS Кристалл Power 7 Одно многоядерное ядро (Core) • 8 ядер, в каждом ядре 4 треда, SMT-мультитредовость, • запуск в одном ядре 6 команд за такт; • - в одном мультитредовом ядре 12 функциональных • устройств: FXU -2, FPU – 4, LSU -2, VSX – 1, BRU – 1, • СRU-1, DFU -1; • объем кэш-памяти L3 – 32 Мбайт, 2 контроллера • внешней DRAM - памяти; • 32 сокета на плате, т.е. 1024 треда над общей памятью • кристалл – 567 мм2 , 1.2 млрд.транзисторов, 4 Ггц.

  29. Модифицированная сеть Клоса – коммуникационная сеть СКСН IBM PERCS Обычная свернутая сеть Клоса, при передачах проходят несколько линков, но это лучше, чем для сетей N-тор Сеть IBM PERCS, при большинстве передач проходят только один линк, лучше, чем для сети Клоса

  30. Многоядерный мультитредово-потоковый микропроцессор СКСН “Ангара” (вариант J10)

  31. Какие характеристики можно ожидать от перспективных СКСН ? Результаты оценочных тестовых экспериментов на имитационной архитектурной модели российской перспективной СКСН “Ангара”(данные по зарубежным перспективным СКСН пока недоступны, ожидаются в 2010 году)

  32. APEX-поверхности для микропроцессоров разного типа и узла СКСН “Ангара”

  33. APEX-поверхности для мультипроцессорных систем разного типа(256 узлов) и СКСН “Ангара”

  34. Эффективность СКСН “Ангара” на тесте умножения разреженной матрицы на вектор J7-2 J10-4

  35. Эффективность СКСН “Ангара”на тесте BFS работы с графами

  36. Какие изменения происходят в области коммерчески доступной элементной базы “новой волны”и вычислительных средств?“Вынужденные” решенияпроблемы стены памяти из-за появления многоядерных микропроцессоров.Требуемого стратегическими приложениями решения проблемы стены памяти пока нет, хотя стало полегче…

  37. Ослабление закона Мура, многоядерные микропроцессоры

  38. Прогнозируемые общие изменения микроархитектуры процессоров • применение малой и существенной мультитредовости • применение гомогенных и гетерогенных реконфигурируемых полей ядер • увеличение пропускной способности интерфейса с памятью и сетью • обеспечение эффективной работы с глобально адресуемой памятью

  39. Многосокетная плата нового поколения с микропроцессорами AMD (HyperTransport-!)

  40. Многосокетные платы нового поколения с микропроцессорами Intel (QuickPath - !)

  41. Реальная производительность одной многосокетной платы на задаче UA расчета на структурированной динамически изменяемой сетке.

  42. Динамика изменений среднего времени обращения к памяти для разной пространственно-временной локализации и разной мультитредовости.

  43. Динамика изменений среднего времени обращения к памяти для лучшей и худшей точки APEX-поверхности

  44. Сравнение современных многоядерных микропроцессоров и многосокетных плат с массово-мультитредовыми микропроцессорамиперспективных СКСН. Задача CG, класс C.

  45. Что будет после достижения целей DARPA HPCS и похожих других программ создания стратегических СКСН?Прогнозы и планы дальнейшего развития в соответствии с Федеральным планом США2004 года по возрождению работ в области стратегических информационных технологий

  46. Экзафлопсная перспектива 2020 года ( усиление тредового и потокового параллелизма) Додекатрон

  47. Оценки предельных возможностей использования кремниевой элементной базы при построении высокопроизводительных систем (ноябрь 2004, Sandia Lab). Peta – 1015 , Exa – 1018 , Zetta – 1021 , Yotta – 1023 1 – обычная кремеиевая технология, программируемые микропроцессоры 2 – бычная кремниемая технология, но прямая аппаратная реализация решателей задач 3 – новая технология с транзисторами на квантовых точках и реверсивной логике, программируемые средства - зеленая линия, прямая аппаратная реализация - красная

  48. Развитие аппаратных средств-1.

  49. Развитие аппаратных средств-2.

More Related