Zwiększenie wydajności systemów HPC oraz systemów wbudowanych
Wysokowydajne systemy obliczeniowe (HPC) wymagają ogromnej mocy. Dla przykładu, jeden system HPC wyposażony jest w setki tysięcy równoległych komponentów, których działanie i chłodzenie wymaga ogromnej ilości energii. To z kolei ma wpływ zarówno na koszty, jak i środowisko. W ramach finansowanego ze środków UE projektu ADEPT podjęto próbę sprostania temu wyzwaniu poprzez opracowanie narzędzi umożliwiających przewidywanie i modelowanie wydajności oraz zużycia energii. Takie narzędzia pozwolą projektantom technologii na podejmowanie trafniejszych decyzji dotyczących wyboru określonego sprzętu czy oprogramowania. "Najważniejszym osiągnięciem tego projektu było zintegrowanie modelu wydajności i zużycia energii na potrzeby systemów HPC oraz systemów wbudowanych", wyjaśnia koordynator projektu, dr Michele Weiland z ośrodka Edinburgh Parallel Computing Centre (EPCC) działającego przy Uniwersytecie w Edynburgu w Wielkiej Brytanii. "Opracowaliśmy specjalne punkty odniesienia umożliwiające uzyskanie szczegółowych danych obrazujących sposób wykorzystywania energii i mocy w tych systemach". Wykorzystując metryki obliczające "pracę wykonaną w jednostce energii", nowe narzędzia pozwalają na porównanie wydajności różnych systemów. Dzięki temu projekt pozwoli na zwiększenie wydajności systemów HPC oraz systemów wbudowanych przy obniżonych kosztach energii. Inaczej niż systemy HPC, systemy wbudowane to systemy komputerowe realizujące określone funkcje. Sterują działaniem urządzeń codziennego użytku, np. przenośnego sprzętu elektronicznego, zegarków cyfrowych, odtwarzaczy MP3, a nawet dużych instalacji stacjonarnych np. świateł ulicznych i pojazdów hybrydowych. Około 98% wszystkich mikroprocesorów produkowanych jest jako komponenty systemów wbudowanych. "Kluczem do sukcesu w tym projekcie było skuteczne połączenie systemów HPC oraz systemów wbudowanych", mówi Weiland. "Energooszczędne technologie w systemach wbudowanych są powszechnie stosowane. Jednocześnie inżynierzy systemów wbudowanych są coraz bardziej zainteresowani wykorzystaniem technologii umożliwiających zwiększenie wydajności. Próbowaliśmy utworzyć efekt synergii pomiędzy tymi dwoma dziedzinami i umożliwić wzajemną naukę". Dla przykładu, głównym trendem w obszarze systemów wbudowanych jest obniżenie zużycia energii, zmniejszenie wymiarów oraz zredukowanie kosztów jednostkowych. Mając świadomość, iż wkrótce udostępniona zostanie piąta generacja (5G) sieci mobilnych, twórcy technologii systemów wbudowanych coraz większą wagę kładą na wysoką wydajność. Zatem naturalnym krokiem było zachęcenie przedstawicieli sektora HPC i systemów wbudowanych do ściślejszej współpracy, tak aby uzyskać równowagę pomiędzy zużyciem energii i wydajnością. "Mocne strony jednego sektora są słabymi stronami drugiego", wyjaśnia Weiland. "Obecnie wbudowane systemy nie radzą sobie najlepiej z wykorzystaniem wysokowydajnych technologii, a superkomputery wciąż borykają się z kwestią wydajności. Dzięki podjętej współpracy udało nam się rozwiązać problemy obu sektorów. Dalszy postęp na tym polu przyniesie wymierne korzyści w zakresie technologii konsumenckich". Eksperci z obu dziedzin zgromadzeni w ramach projektu ADEPT rozpoczęli pracę od przeanalizowania wpływu, jaki mają określone zestawienia sprzętu i oprogramowania na zużycie energii. Na tej podstawie opracowano skuteczne narzędzia. W projekcie ADEPT, który zostanie zakończony w sierpniu 2016 r., już teraz prowadzone są prace nad opracowaniem planu wykorzystania następujących kluczowych wyników projektu: system pomiaru mocy, punkty odniesienia (udostępnione jako narzędzie open source dostępne do pobrania w witrynie projektu) oraz narzędzie do prognozowania wydajności i zużycia energii. System pomiaru mocy razem z punktami odniesienia został już wykorzystany w projektach badawczych i przez komercyjnych konstruktorów sprzętu niezwiązanych z projektem ADEPT. Obecnie trwają prace w celu oceny, czy system pomiaru mocy można przenieść na urządzenia mobilne i udostępnić osobom niemającym wiedzy eksperckiej oraz czy istnieje zapotrzebowanie na usługę pomiaru zużycia energii. Dodatkowo narzędzie do predykcji wydajności i zużycia energii poddane zostało ocenie w środowisku produkcyjnym przez firmę Ericsson (jednego z partnerów projektu ADEPT), a otrzymana ocena przyda się do zwiększenia funkcjonalności oraz stabilności narzędzia. Więcej informacji można znaleźć na stronie projektu ADEPT.
Słowa kluczowe
ADEPT, HPC, wydajne systemy obliczeniowe, energia, systemy wbudowane, moc
