Projektowanie wysokowydajnych komputerów w oparciu o technologię mobilną
Oczekuje się, że w ciągu kilku kolejnych lat superkomputery uzyskają wydajność na poziomie eksaflops (1018 operacji zmiennoprzecinkowych na sekundę). Jednak takiemu osiągnięciu towarzyszyć będzie ograniczony budżet energetyczny (mniej niż 20 MW) oraz większa złożoność platformy programowo-sprzętowej. Proces skalowania bieżących technologii nie wystarczy, aby zrealizować ten cel. Aby zaspokoić tę potrzebę, wdrożone zostały projekty unijne MONT-BLANC, w których uczestniczy 22 partnerów przemysłowych i badawczych w siedmiu krajach europejskich. Projekty realizowane są w trzech rundach i otrzymały wsparcie na poziomie 24 milionów euro. Od czasu rozpoczęcia projektu MONT-BLANC 1 w 2011 r. badacze analizują architekturę komputerową, korzystając z układu Systems-on-Chips (SoC) wbudowanego w telefony komórkowe i tablety. Zespół MONT-BLANC, dążąc do ustanowienia nowych standardów HPC dla nadchodzącej epoki eksaskali, skupił się na przekazaniu wybranych rozwiązań technicznych do superkomputerów. Dzięki temu możliwe będzie przetworzenie większej ilości informacji przy zużyciu tej samej mocy, w tej samej przestrzeni, ale za mniej pieniędzy. Rynek urządzeń mobilnych jest zdominowany głównie przez procesory SoC zaprojektowane przez brytyjską firmę ARM, partnera w projekcie MONT-BLANC. Jednak taka energooszczędna, komercyjnie dostępna technologia nigdy wcześniej nie była wykorzystywana w systemach HPC aż do czasu realizacji projektu MONT-BLANC. "Jednym z głównych osiągnięć MONT-BLANC jest opracowanie dużego prototypu opartego na procesorach ARM bazującego na ponad 1000 mobilnych układów SoC", wyjaśnił Filippo Mantovani, starszy badacz w Barcelona Supercomputing Center, koordynujący fazę 1 i 2 projektu MONT-BLANC. "Jest to unikalna platforma umożliwiająca testowanie i analizę aplikacji na dużą skalę oraz opracowanie w pełni funkcjonalnego stosu oprogramowania systemowego dla superkomputerów opartych o ARM", powiedział. W ramach projektu MONT-BLANC 2, kończącego się we wrześniu 2016 r., podjęto dalsze działania rozwijające stos oraz jego architekturę eksaskali. Jednocześnie śledzono ewolucję systemów opartych o procesory ARM oraz udzielano wsparcia użytkownikom końcowym uruchamiającym aplikacje na prototypie. Została utworzona grupa użytkowników końcowych MONT-BLANC składająca się z przedstawicieli różnych sektorów — motoryzacyjnego, energetycznego, petrochemicznego, kosmicznego, farmaceutycznego oraz finansowego — testujących różne nowe architektury opracowane w projekcie oraz przekazujących badaczom swoje opinie. "Planujemy zebrać finalne wyniki od użytkowników końcowych przed końcem lata 2016 r. Zauważyliśmy, że wszyscy przenieśli swoje kody na nasze platformy z minimalnym wysiłkiem — jest to bardzo obiecujące", powiedział dr Mantovani. Aktualnie realizowany jest projekt MONT-BLANC 3 pod kierownictwem France’a Bulla, który uzyskał wsparcie ze unijnych środków programu Horyzont 2020. Jego celem jest opracowanie do roku 2019 nowej wysokiej jakości platformy umożliwiającej jeszcze większą wydajność przy mniejszym zapotrzebowaniu na energię do wykonywania rzeczywistych aplikacji. W ramach projektu opracowywany jest również ekosystem programistyczny, dzięki któremu ścieżka architektury ARM trafi na rynek. "Zużycie prądu jest dużym utrudnieniem na drodze do eksaskali", skomentował Etienne Walter, koordynator MONT-BLANC 3. "Ścieżka wytyczona w projekcie jest bardzo obiecująca. Jesteśmy przekonani, że technologie mobilne oraz rozwiązania programistyczne opracowane w projekcie MONT-BLANC będzie można wykorzystać do obliczeń naukowych oraz staną się sercem pierwszych komputerów w eksaskali". Więcej informacji na temat Mont Blanc można znaleźć w serwisie Twitter.
Słowa kluczowe
MONT-BLANC, wydajność energetyczna, eksaskala, SoC, superkomputer, zużycie energii, ARM
