Азиатская суперкомпьютерная революция

По традиции в ноябре обновился список самых производительных суперкомпьютеров в мире. Шестой раз подряд лидером стал китайский монстр Tianhe-2, построенный в 2013 году Оборонным научно-техническим университетом КНР в Гуанчжоу. Общее число входящих в список китайских суперкомпьютеров увеличилось за полгода в три раза (с 37 до 109). При этом доля США (199/500) теперь рекордно низкая за всю историю ведения рейтинга с 1993 года.

Китай втрое увеличил число суперкомпьютеров в рейтинге TOP500 (изображение: south-insight.com).

Европа также демонстрирует спад интереса к суперкомпьютерам. Число европейских машин в обновлённом рейтинге снизилось на четверть. РоSSию же теперь представляют семь суперкомпьютеров, из которых только два входят в первую сотню – «Ломоносов» и «Ломоносов-2», созданные компанией «Т-Платформы».

Верхняя часть списка TOP500 снова изменилась незначительно. В первую десятку вошли только два новых суперкомпьютера – Trinity (шестое место) и Hazel-Hen (восьмое место). Это системы Cray XС40 на процессорах Xeon E5-26xx и без ускорителей вычислений с плавающей запятой. Их производительность составляет 8,1 и 5,6 Пфлопс соответственно.

Суперкомпьютер Hazel-Hen (фото: gauss-centre.eu).

Суперкомпьютер Trinity был построен Cray совместно со специалистами Департамента энергетики Лос-Аламосской лаборатории и Национальной лаборатории Сандия. Hazel-Hen также создан Cray и установлен в Штутгарте, Германия. Дебютировавший летом суперкомпьютер Shaheen II, установленный в Научно-технологическом университете имени короля Абдаллы (Саудовская Аравия), переместился с седьмого на девятое место.

Кроме этих трёх высокопроизводительных систем все остальные создавались/модернизировались до II квартала 2015 года. Самые старые из них – корейский TachyonII (Sun Blade x6048) и канадский GPC (xSeries iDataPlex) работают с 2009 года. При этом они до сих пор не переместились в самый конец списка, удерживая 372 и 392 места. Конфигурация одиннадцати суперкомпьютеров не менялась с 2010 года, тридцать одного – с 2011 г., шестьдесят трёх – с 2012 г., семидесяти семи – с 2013 г. Сто три суперкомпьютера впервые появились в рейтинге в прошлом году.

Китайский суперкомпьютер «Тяньхэ-2» (переводится – «Млечный Путь 2») по-прежнему опережает лучший американский (Titan) почти вдвое. Он состоит из 260 тыс. двенадцатиядерных процессоров Intel Xeon E5-2692 (IvyBridge) и 48 тыс. ускорителей Intel Xeon Phi 31S1P. Общий объём его оперативной памяти составляет 1,4 петабайт.

Суперкомпьютер Tianhe-2

Tianhe-2 работает под управлением специализированной ОС Kylin Linux и демонстрирует в тесте HPL Linpack пиковую производительность на уровне 33,86 Пфлопс (33,86 квадриллионов операций в секунду). Разработчики подчёркивают, что продолжают оптимизировать алгоритмы управления нагрузкой. За счёт чисто софтверных решений производительность может быть увеличена ещё на 50 – 60%.

Единственным преимуществом «Титана» остаётся его лучшая энергоэффективность. Использование в системе Cray XK7 ускорителей Nvidia K20x позволяет ограничить суммарную потребляемую мощность до 8,21 МВт (против 17,8 МВт у «Тяньхэ-2») и достигнуть показателя 2,143 Гфлопс/Вт (против 1,9 Гфлопс/Вт у Tianhe-2).

Полгода назад 90 систем в списке использовали математические сопроцессоры. Теперь их число выросло до 104. Шестьдесят шесть из них используют GPU Nvidia, три – AMD/ATI Radeon, и двадцать семь – Intel Xeon Phi. В четырёх суперкомпьютерах использованы гибридные архитектуры Nvidia Kxx и Intel Xeon Phi.

Сопроцессоры Intel Xeon Phi 31S1P в суперкомпьютере Tianhe-2 (фото: netlib.org).

Интел продолжает удерживать лидерство: её процессоры используются в 89% суперкомпьютеров из рейтинга TOP500, в то время как доля AMD Opteron составляет только 4,2%. Интерес к процессорам IBM Power также снижается несмотря на их архитектурные преимущества. Сейчас их продолжают использовать только в 26 системах, а полгода назад их было 38. Серия Cray XC теперь самая популярная в TOP 10.

Среди вендоров ведущую роль в сегменте высокопроизводительных систем играет Hewlett-Packard. Специалистами HP создана почти треть всех лучших суперкомпьютеров мира (155 или 31,2%). Второе место принадлежит Cray (69 систем), а третье – IBM (45 суперкомпьютеров). Впервые IBM обогнал китайский вендор Sugon. Ему принадлежит 49 систем из обновлённого рейтинга TOP500.

К настоящему моменту петафлопсный барьер преодолело 81 машин (полгода назад их было 68). Однако общая производительность суперкомпьютеров теперь растёт гораздо медленнее, чем в предыдущие годы. С 1994 до 2008 тем прироста составлял 90% в год. С 2008 года – 55% и менее. Хотя инвестиции в высокопроизводительные вычисления в целом растут, их основной поток теперь направлен на кластеры средней мощности.