Некоторые примеры использования параллельных вычислительных систем Об использования суперкомпьютеров

С 2006 года назад весь мир перешел на многоядерные процессоры, и это кардинальным образом поменяло ситуацию с высокопроизводительными вычислениями – до этого рост производительности суперкомпьютеров происходил почти линейно. Но с появлением четырехядерных (и с большим числом ядер) процессоров достижение производительности в несколько терафлоп существенно упростилось: сегодня это можно сделать с помощью одной «корзины» блейд-серверов, что доступно не только крупным, но и средним предприятиям. Однако экономика оказалась не готовой к тому, чтобы эффективно использовать столь высокую вычислительную мощность. К тому же появилась возможность строить системы, состоящие из многих десятков тысяч (и даже сотен тысяч) ядер, и возник вопрос о направлении дальнейшего движения, поскольку программное обеспечение (ПО) стало несостоятельным в решении задач распараллеливания вычислений на столь большое количество ядер. Это одна из главных проблем, возникшая в связи с появлением суперкомпьютеров с производительностью 0,5-1 петафлоп.

Упомянутая проблема касается ПО всех уровней. Операционные системы должны уметь работать с десятками тысяч ядер, поэтому встал вопрос об архитектурах суперкомпьютеров – программы просто не успевают адаптироваться к скачку производительности. Возникает сомнения: а следует ли продолжать «гонку за пета- и экзафлопами» или лучше ограничиться системами среднего размера?

Широко используются высокопроизводительные вычисления в нефтяной и газовой отрасли, правда, там для решения самых разных задач используются кластеры невысокой по нынешним меркам производительности – от нескольких терафлопс до десятков терафлопс.

Основная идея использования мощных вычислительных средств в промышленности – это сокращение издержек при добыче ископаемых, поэтому в современных условиях они могут стать средством выживания.

По мнению некоторых авторов для решения различных задач будущего будет достаточно производительности:

аэродинамике - в несколько петафлопс;

молекулярной динамике – 20 петафлопс (20 * 10¹⁵ флопс);

космологии – порядка 10 эксафлопс (10 * 10¹⁸ флопс);

квантовая химия и молекулярное моделирование потребуют еще более мощных ресурсов.

Вычислительная мощь настольных ПК отстает от производительности суперкомпьютеров примерно на 12 лет. Иными словами, по уровню производительности сегодняшние профессиональные ПК практически полностью соответствуют суперкомпьютерам 12-летней давности. Поэтому положение дел с высокопроизводительными вычислениями (High Performance Computing, HPC) определяет ситуацию на рынке персональных систем в следующем десятилетии.

Контрольные вопросы

1. Назовите несколько примеров больших задач?

2. Какие задачи можно считать большими?

3. Какие вычислительные системы можно считать сверхпроизводительными?

4. Какими характеристиками должны обладать сверхвысокопроизводительные вычислительные системы?