logo
3_Тексты лекций ПВС 2011

Стратегические суперкомпьютерные технологии Китая

C 2006 г. Китай приступил к реализации проекта, сопоставимого с аналогичными американскими и японскими программами DARPA HPCS/PCA, NGSP и федеральным планом США фундаментальных работ по суперкомпьютерам. Каковы шансы Китая создать перспективные системы с реальной производительностью экзафлопсного уровня, оставив позади США и Японию в области стратегических компьютерных технологий?

В рамках реализуемой министерством науки и технологий национальной программы 863, начатой еще в марте 1986 года (отсюда и название), руководство КНР приняло в 2006 году пятилетний проект China National Initiative of High Productivity Computer and Grid Service Environment c бюджетом около 400 млн долл. Цель этого проекта 863/ИТ – развитие специальных, или заказных, стратегических ИТ и создание на их основе перспективных стационарных и бортовых суперкомпьютеров, предназначенных для обеспечения национальной безопасности и решения важнейших научно-технических задач, стоящих перед государством. На начальных этапах проекта допускалось применение новейших зарубежных технологий, но основной замысел – добиться полной технологической независимости в области стратегических компьютерных технологий.

Одним из результатов проекта 863 стало создание суперкластера «Млечный путь-1» (Tianhe-1) петафлопного уровня производительности и двух суперкомпьютеров такого же типа с производительностью около 100 TFLOPS. Наряду с применением импортных коммерчески доступных процессоров (что типично для многих разработчиков кластерных систем), в Китае не забыли и про собственные процессоры Loongson (другое название Godson). Но все это лишь вершина айсберга – в рамках проекта 863 была развернута разработка высокопродуктивного гиперпараллельного компьютера с глобально адресуемой памятью, в котором должна быть, в частности, решена проблема «стены памяти». Сегодня именно такие цели ставят перед собой правительства США и Японии в программах создания суперкомпьютеров стратегического назначения (СКСН).

Китайская платформа

Бытует мнение, что в Китае, как и в других странах, строятся лишь кластерные суперкомпьютеры и копируются устаревшие по архитектуре американские процессоры. Такое представление слишком упрощено, но даже если рассматривать только работы по кластерам и копируемым процессорам, то можно обнаружить ряд весьма перспективных решений и высокий профессионализм местных разработчиков.

Суперкопьютер Tianhe-1, созданный в Национальном университете оборонных технологий, содержит 6144 процессора Xeon Е54505540, 5120 графических процессоров ATI Radeon HD 4870 и имеет память 98 Тбайт. Вроде бы, ничего особенного, однако даже в этой разработке имеются интересные находки.

Xeon E5450/3 ГГц имеет четыре ядра, кэш-память второго уровня 12 Мбайт, но серверная плата с этими процессорами построена по обычной схеме с общей физической памятью, доступной через общую шину. Это оборудование эффективно при решении задач с хорошей пространственно-временной локализацией обращений к памяти. Xeon E5540/2,5 ГГц также имеет четыре ядра, но в каждом поддерживаются по два SMT-треда, и, по сути, это восьмитредовый процессор. Он еще имеет межкристальные каналы QuickPath, что позволяет на плате реализовать сеть и распределенную по сокетам процессоров физическую память, доступную через логически единое адресное пространство. Однако это более медленный процессор, чем E5450, да и кэш второго уровня у него меньше – 8 Mбайт. Зачем же была выбрана именно эта многосокетная плата?

Оказывается, она обладает свойством толерантности к задержкам обращений к памяти – эффективность работы приложения при определенных условиях на ней определяется уже не задержками, а темпом выполнения операций с памятью, за счет чего при распараллеливании растет реальная производительность даже для задач с нерегулярным доступом к памяти, например таких, как: расчеты на нерегулярных адаптивных сетках, боевые и гражданские информационно-управляющие комплексы, системы предотвращения террористических операций, обработка научной и разведывательной информации.

Свойство толерантности многосокетных плат и возможность подключения к ним графических ускорителей позволяет, в свою очередь, эффективно реализовать DAE-модель организации вычислений, когда в программе между асинхронными параллельными процессами разделяется доступ к данным и вычисления. При таком подходе E5540 может успешно выполнять работу с данными (передачу их в графическую память и обратно), а графические ускорители – выполнять роль вычислителя над удобно расположенными в своей быстрой памяти данными. Такая идея параллельных гетерогенных систем сегодня просматривается во многих перспективных суперкомпьютерах. Более того, кроме DAE-модели, толерантность позволяет на множестве многосокетных плат эмулировать работу с глобально адресуемой памятью, для чего можно применить библиотеки доступа к памяти удаленных узлов ARMCI (Aggregate Remote Memory Copy Interface) или GASNet (Global-Address Space Networking). Можно пойти дальше – начать опытное использование PGAS-языков (Partitioned global address space) UPC (Unified Parallel C) и CAF (Co-Array Fortran).

Итак, даже такой вроде бы небольшой нюанс в выборе процессоров для Tianhe-1 открывает возможности для решения задач с нерегулярным доступом к памяти (Data-Intensive Сomputing, DIC), требующих использования больших объемов общей памяти, для повышения продуктивности разработки параллельных программ за счет применения специальных библиотек и PGAS-языков.

Процессор Godson-1 появился в 2002 году в Институте компьютерных технологий академии наук Китая. Это 32-разрядный процессор MIPS, но с собственной суперскалярной структурой. Его характеристики: тактовая частота 200-266 МГц, технология 180 нм, производительность на SPECintfp2000 – 19/25.

Первый процессор семейства Godson-2 появился в 2003 году, и до 2007 года вышло еще четыре его 64-разрядных представителя: 2B, 2C, STLS2E и STLS2F. Последние два выпущены по технологии 90 нм компанией STMelectronics, соглашение о сотрудничестве с которой было заключено в 2004 году. В 2006 году объявлено о готовности к массовому выпуску модели STLS2E (Godson 2E): суперскалярная структура – четыре команды за такт; два функциональных устройства операций над числами с плавающей запятой (одно из них для SIMD-команд), два устройства целочисленной арифметики и одно устройство выполнения обращений к памяти; 47 млн транзисторов; тактовая частота 0,7-1 ГГц; рекордно низкая в индустрии потребляемая энергия – 4 Вт (для сравнения, IBM Cell BE, SPE потребляют свыше 110 Вт, Intel Xeon 7400 – 50-130 Вт); размер кэша первого уровня команд и данных – 64 Кбайт, а кэш второго уровня – 512 Кбайт; производительность на SPECintfp2000 – 503/503.

Первый процессор семейства Godson-3 (2008 год) имел уже четыре ядра, а в 2009 году последовал восьмиядерный процессор. Оба созданы по технологии 65 нм, имеют тактовую частоту 1-1,2 ГГц, 400 и 600 млн транзисторов, потребляемая энергия – 10 и 20 Вт. В этих изделиях введено дополнительно более 200 команд для аппаратно-программной эмуляции архитектуры x86. Имеется встроенный контроллер DDR2-памяти и ведутся разработки вариантов с разнородными ядрами (графические ускорители, специальные функции), варианта введения в ядра мультитредовости, добавления встроенного сетевого интерфейса.

Процессоры Godson применяются в персональных компьютерах и ноутбуках, а также суперкомпьютерах петафлопной производительности – узлы с процессорами Godson будут и в суперкомпьютере петафлопного уровня Dawning 6000A.

Таким образом, за очень короткий срок Китай создал плацдарм для развития своих стратегических суперкомпьютерных технологий – вышел на мировой уровень в разработке процессоров, эффективно использовав возможности работы с западноевропейскими партнерами. Развитие в сторону увеличения количества ядер и их специализации, введения мультитредовости, улучшения внешних интерфейсов – достаточно общие тенденции, однако низкое потребление энергии очень выгодно отличает Godson (сравнимые показатели имеют лишь специализированные процессоры ARM Cortex-A9 MPCore и Tilera TILE 64). Это может быть использовано для создания на его базе мультиядерных конфигураций (32-64 ядра) методами 3D-сборки, что будет уникальным достижением.

Год 2006: перелом

Суперкомпьютер Tianhe-1 и процессор Godson можно отнести к области обычных ИТ, они важны, но их аналоги общедоступны и ограничены по возможностям, поэтому не обеспечивают стратегического превосходства в ИТ над другими странами. Начиная с 2006 года в Китае стали развиваться специальные стратегические ИТ, позволяющие получить реальное преимущество как в научно-технической области, так и в обеспечении национальной безопасности – запущен проект 863/ИТ.

В национальном университете оборонных технологий была оценена общая ситуация в мире, научный потенциал страны в ИТ, очерчены цели и задачи проекта 863/ИТ, явно противопоставляемого аналогичным проектам США по программе DARPA HPCS, предусматривающей создание к 2010 году перспективных высокопродуктивных СКСН с реальной производительностью 1 PFLOPS, причем развиваемой на широком классе задач, а не только на специфическом Linpack, высокие показатели на котором позволяют попасть в престижный рейтинг TOP 500.

До недавнего времени процесс разработки суперкомпьютеров во всем мире напоминал гонку по созданию конкретных образцов высокопроизводительных систем с преодолением очередных уровней производительности, однако в современных условиях этого мало – сегодня преимущество имеет интеграция национальных стратегических ИТ, инфраструктуры и суперкомпьютерной индустрии, включающих науку и промышленность.

В 1976 году векторный суперкомпьютер Cray-1 первым преодолел уровень производительности 100 МFLOPS, а уже в начале 80-х годов был создан китайский суперкомпьютер Galaxy-1 с той же производительностью. После появления суперкомпьютера с разделяемой общей памятью Cray-XMP в Китае в конце 80-х годов был создан аналогичный суперкомпьютер Galaxy-2. Последовавшая с наступлением 90-х годов эра массивно-параллельных полузаказных суперкомпьютеров на базе коммерчески доступных процессоров началась с создания решений, содержащих до 1 тыс. процессоров, и системы такого типа были созданы в Китае: Dawning 1000, SHENWEI I, Galaxy-3.

В США терафлопный барьер был преодолен в 1996 году на системе ASCI RED, а в 2000 году был создан китайский массово-параллельный суперкомпьютер с аналогичной производительностью. Затем ИТ-индустрия увлеклась кластерными конфигурациями на базе коммерчески доступных процессоров, коммуникационных сетей и системного программного обеспечения. Знаковым достижением этого периода стало создание в июне 2006 года монстра от компании Dell – суперкомпьютера ThunderBird, который содержал до 9 тыс. процессоров и показал на тесте Linpack производительность 39 ТFLOPS. Работы по этому направлению были подхвачены и китайскими фирмами Dawning Information Industry, Lenova и др., важным событием стало создание еще в 2004 году системы Dawning 10 ТFLOPS, которая оказалась тогда на десятом месте в списке Тоp 500.

Гонка за пиковую производительность на тесте Linpack закончилась в 2003 году для США драматично – задуматься о новой системе ценностей и концепциях стратегических ИТ, нацеленных на поддержку национальных интересов, а не бизнеса конкретных компаний, заставило появление созданного по заказным технологиям японского векторного суперкомпьютера Earth Simulator. Этот суперкомпьютер превосходил американские кластерные монстры на тесте Linpack, но еще в большей степени он превосходил их при решении стратегически важных задач, именно это шокировало американскую ИТ-общественность и истеблишмент.

Создание Earth Simulator, во-первых, ознаменовало начало эры возрождения специальных стратегических ИТ – заказные технологии вновь стали востребованными и спустя три года появился американский массово-параллельный заказной суперкомпьютер IBM BlueGene/L с производительностью 280 ТFLOPS. Во-вторых, изменились способы оценки качества суперкомпьютеров, вместо теста Linpack перешли к применению комплексного набора тестов HPC Challenge и другим методикам (например, GUPS – Giga Updates Per Second), в которых использовалась многопараметрическая оценка, при этом особое внимание уделялось исследованию поведения суперкомпьютера в разных режимах пространственно-временной локализации обращений к памяти, особенно в режимах плохой локализации.

Общий вывод китайских специалистов состоит в том, что вызовом на этот раз стало не создание конкретного суперкомпьютера с очередной рекордной производительностью, а формирование новых концепций разработки перспективных СКСН с применением специальных стратегических ИТ, для появления которых нужны фундаментальные исследования. Разработка СКСН вновь стала наукой, и в этом основная причина появления проекта 863/ИТ.

В чем стратегия и тактика проекта 863? Авторы проекта выделяют шесть основных достижений, составляющих платформу проекта: закон Густафсона о теоретической масштабируемости производительности параллельных компьютеров; создание библиотеки MPI; разработки в области процессоров общего назначения; опыт применения кластерных технологий, позволивший расширить круг пользователей высокопроизводительных средств; создание средств визуализации результатов вычислений; технологии построения глобальных сетей и grid-технологии.

Однако эти достижения – явления недавнего прошлого, а будущее, по мнению авторов проекта, будет определено другими факторами:

Кроме программы 863 в Китае действует еще программа фундаментальных исследований 973, ведутся программы развития ключевых технологий, развития информационной инфраструктуры, мегапроекты, курируемые Министерством науки и технологий КНР, Национальным университетом оборонных технологий и Институтом компьютерных технологий. Ставится задача вовлечения в эти работы как можно большего числа исследователей и разработчиков. Кстати, до наступления эры процессоров в области стратегических ИТ в США работало около 50 исследовательских коллективов, но потом их количество резко сократилось. Затем Министерству энергетики США было предписано активизировать исследования и разработки по стратегическим ИТ в университетской среде, результаты таких действий в настоящее время уже известны.

Еще одной особенностью китайского перелома 2006 года является активное использование возможностей международного сотрудничества в области ИТ с США, Европой, Японией и странами Юго-Восточной Азии:

Первые результаты

Направления работ проекта 863 охватывают создание заказных процессоров и коммуникационных сетей, а также системного программного обеспечения.

Исторически сложилось так, что большее внимание всегда уделялось оптимизации выполнения операций над числами в формате с плавающей запятой, особенно это касалось вычислений по обработке сигналов в бортовых суперкомпьютерах. По этой причине популярны работы по потоковым (stream based) суперкомпьютерам, ориентированным на модели вычислений, представимые статическими графами потоков данных. Потоковые архитектуры – это один из методов решения проблемы «cтены памяти», поскольку при вычислениях данные обычно обмениваются через регистровые ресурсы или быстрые блоки небольшой памяти, минуя общую память с медленным доступом. Высокие требования к производительности потоковых суперкомпьютеров выдвигаются прежде всего создателями радаров космического базирования, предназначенных для контроля за поверхностью Земли, а также разработчиками авиационных беспилотных средств. Неудивительно, что значительное число публикаций по работам, проводимым в Китае, связано именно с этим направлением, а точнее, с процессорами FT64 и MASA (Multiple-morths Adaptive Stream Architecture), которые также рассматриваются и как процессоры для вычислительноемких научных приложений.

Потоковые процессоры FT64 и MASA иллюстрируют возможности специальных стратегических ИТ при создании бортовых суперкомпьютеров и суперкомпьютеров для вычислительно емких алгоритмов, однако имеется и другой способ преодоления стены памяти – посредством искусственного обеспечения толерантности процессоров к задержкам.

Китайские работы по массово-мультитредовым процессорам пока не встречались среди доступных источников, что странно, поскольку для Китая характерна систематизация и полнота охвата в разрабатываемой области, какой бы она ни была. Это тем более удивительно при наличии китайских работ по приложениям, для которых наиболее эффективно применение массово-мультитредовых процессоров: решение SAT-проблемы с использованием графового алгоритма Survey Propagation и графовые бaзы нерегулярных данных, решение задач на графах в области биологии и нанотехнологий, управления сетевыми структурами, социологии. Кроме того, разработчики из КНР наверняка знают об успешных попытках решения таких задач на Cray XMT, а также о направлениях работ Центра CASS-MT по освоению такой мультитредовой техники и созданию для нее программного обеспечения.

Технологии создания адаптивных сетей с топологией N-тор в Китае хорошо освоены, о чем говорит хотя бы факт разработки внутриплатной сети в FT64. По-видимому, в перспективных системах ставка будет сделана на многосвязные реконфигурируемые сети с оптическими терабитными оптическими WDM-линками, в которых передача сообщений производится одновременно на разных длинах волн. Здесь следует ожидать расширения сотрудничества китайских ученых с японскими специалистами.

Уникальным событием можно считать создание в рамках программы 863 микроядерной распределенной операционной системы Kylin, призванной обеспечить надежную защиту компьютерной инфраструктуры на уровне всей страны от атак извне. Как отметил в докладе Конгрессу США Джон Колеман, ведущий американский эксперт в области информационной безопасности, средства кибернаступления, разрабатываемые американскими программистами для сетей компьютеров на платформах Linux, Unix и Windows, могут оказаться бесполезны против ОС Kylin. Комментируя инициативы КНР по подготовке к кибервойнам, Колеман отметил высокий уровень китайских специалистов: «Эта страна играет в шахматы, в то время как США разыгрывают партию в шашки».

Внедрение собственной ОС Kylin в правительственных организациях и военных ведомствах КНР началось еще в 2007 году, а сама программная платформа находится в разработке с 2001 года. ОС Kylin окажется эффективна в сочетании с новым китайским процессором, который будет безопаснее и надежнее, чем зарубежные аналоги. Некоторые специалисты считают, что этим процессором может быть предполагаемый китайский массивно-мультитредовый процессор, обеспечивающий аппаратную поддержку работы с огромной глобально адресуемой физической памятью и мощную многоуровневую аппаратную защиту программ и данных.

Второе десятилетие XXI века

Следующим шагом КНР будет, возможно, гетерогенный, гиперпараллельный суперкомпьютер на базе массивно-мультитредовых и потоковых процессоров собственного производства, толерантный к задержкам выполнения операций с огромной глобально адресуемой пространственно распределенной памятью.

Сегодня исследователи из развитых стран приступили к концептуальной проработке систем экзафлопного уровня, концентрируясь на необходимости решения основных проблем современных суперкомпьютеров, в частности:

Решение всех этих проблем и было определено в числе главных целей проекта 863, который по мнению его разработчиков, как и аналогичные проекты США и Японии, будет промежуточным (кремниевым) этапом при переходе к квантовым компьютерам.

Характерно, что при этом явно осознается тот факт, что путем увеличения количества однородных ядер в коммерчески доступных процессорах экзафлопный барьер преодолеть не удастся, поскольку еще сильнее обостряются проблемы «стены памяти», плохой масштабируемости и чрезмерного энергопотребления. Если двигаться по проторенному пути использования коммерческих процессоров с увеличивающимся количеством ядер, то экзафлопная система-монстр будет потреблять около 200 МВт, что практически неприемлемо.

Надо полагать, что, как и зарубежные коллеги, из множества вариантов создания экзафлопных систем китайские специалисты выберут два взаимодополняющих решения: многоядерные гетерогенные мультитредово-потоковые архитектуры и 3D-сборку (трехмерные СБИС)]. Такие стратегические суперкомпьютерные технологии, по-видимому, и позволят создать экзафлопную китайскую СКСН по проекту 863.

Системность государственной организации работ в области стратегических суперкомпьютерных технологий на базе серьезных экспертных проработок, высокий профессионализм специалистов, продемонстрированные темпы роста и масштабность позволяют предположить, что к середине следующего десятилетия КНР вполне может стать лидером в этой области.

Процессоры: made in Сhina

Процессор FT64 (рис. 1) базируется на 32-разрядном процессоре Imagine Стэндфордского университета, предназначенном для мультимедийной обработки, но в отличие от него FT64 ориентирован на научные вычисления, работает с 64-разрядными данными и подключается к Itanium 2 как процессор-ускоритель.

Рис. 1

Host Interface – интерфейс с управляющим процессором, в качестве него используется Itanium 2; DRAM Interface – интерфейс с внекристальной динамической памятью, у каждого FT64 своя такая внешняя память (cм. DDR2 DIMM на рис. 2); Network Interface – интерфейс с внутриплатной сетью, могут быть разные топологии; Addres Gen – адресный генератор; Reorder Buffer – буфер переупорядочения; Stream memory Controller – контроллер потоковой памяти; SRF bank – банк файла потоковых регистров; SRF Bus – общая шина банков файла потоковых регистров; Stream Controller – контроллер потоков данных, получает указания от управляющего процессора, передает их в контроллер потоковой памяти и микроконтроллер арифметических кластеров; SRF Controller – контроллер файла потоковых регистров; Cluster 0,1,2,3 – арифметические кластеры, содержат множество функциональных устройств и настраиваемый коммутатор для передачи данных между ними, управляются одной широкой командой, выдаваемой микроконтроллером; Micro Controller – микроконтроллер арифметических кластеров; Intercluster Switch – межкластерный коммутатор, позволяющий соединять функциональные устройства разных арифметических кластеров; SB – потоковый буфер для сборки/разборки потоков данных, удобных по организации для работы конвейерных алгоритмов обработки, реализуемых в арифметических кластерах; FMAC – устройство выполнения операции умножения и сложения над 64-разрядными числами в формате с плавающей запятой; DSQ – устройство выполнения деления и извлечения квадратного корня; SP – регистровая блокнотная память; COMM – блок связи с межкластерным коммутатором; JB/VAL (jump bit/check value) – блок проверки «на лету» по заданным условиям битов пакетов сообщений, преобразование их и при невыполнении условий – отбраковка.

Потоковая модель вычислений – это вычислительный граф, в узлах которого находятся вычислительные ядра, а по дугам передаются данные в виде наборов записей однородных данных. В FT64 вычислительные ядра реализуются на четырех арифметических кластерах, в каждом из которых по четыре 64-разрядных конвейерных устройства сложения-умножения c локальными регистровыми файлами LRF на входах. Вычислительные ядра отображаются на арифметические кластеры, передача данных между ядрами происходит через потоковые регистровые файлы SRF, имеющие объем 256 Кбайт, а для более сложных случаев – через внешнюю DRAM-память и блок интерфейса с внешней сетью.

Соотношение пропускной способности DRAM, LRF и SRF – 1:10:85, что принципиально для процессоров такого типа. Управление арифметическими кластерами и передачами данных осуществляется внутрикристальным контроллером и микроконтроллером, который содержит память 2Kх688 бит команд. FT64 был разработан за один год с использованием технологии 130 нм на кристалле 12х12 мм с тактовой частотой 500 МГц и потреблением 8,6 Вт. Пиковая производительность такого кристалла – 16 GFLOPS. На оценочных тестах научных приложений один FT64 развивает реальную производительность в 4,2 раза выше, чем Itanium 2/1,6 ГГц, а плата из восьми процессоров дает почти линейный прирост в 6,8 раза. Ускоритель из восьми процессоров по энергетической эффективности превосходит Itanium 2 почти в 100 раз.

Проект MASA сравним с проектами Merrimac и TRIPS (США), ориентированными на бортовые приложения, но процессор MASA можно считать обобщенной реализацией на кристалле одной платы с несколькими FT64. Если в FT64 используется параллелизм уровня машинных команд и обработки данных (ILP- и DLP-параллелизм), то в MASA используется еще и тредовый (TLP) параллелизм. Один процессор MASA содержит два MIPS-процессора, управляющих 2D-сетью четырехъядерных блоков (тайлов), каждое ядро которых можно сопоставить с одним FT64. Ядро содержит 16 конвейерных АЛУ обработки вещественных чисел, файл потоковых регистров (SRF), потоковые буферы (SB) и локальные регистровые файлы (LRF). На периферии 2D-сети тайлов процессор MASA имеет интерфейсы с памятью и внешними устройствами с программируемым локальным управлением. Вариант процессора MASA с 256 АЛУ, реализованный по норме 45 нм, может развивать реальную производительность в 100-350 GFLOPS на большинстве оценочных тестов. Например, на задаче трехмерного преобразования Фурье процессор MASA 1 ГГц с пиковой производительностью 512 GFLOPS развивает реальную производительность 100,7 GFLOPS.

Рис. 2

Board 0,1...N – платы с процессорами FT64; DDR2 DIMM – внекристальная динамическая память, у каждого процессора FT64 своя; NI – блоки сетевых интерфейсов FT64; Bridge FPGA – схемы-мосты на программируемых логических матрицах; Memory – оперативная DRAM-память платы; Flash – внешняя флэш-память; Jtag – специализированный аппаратный интерфейс тестирования; Uart – универсальный асинхронный приемопередатчик, производит преобразование параллельного кода в последовательный при выдаче и обратно – при приеме; Power module – модуль источника питания; Сlock module – модуль выдачи тактовых сигналов; Communication FPGA – коммуникационная схема на программируемой логической матрице; Itanium 2 Host – управляющий процессор платы в виде процессора Itanium 2; Connect to HI – подключение к интерфейсу FT64 с управляющим процессором, по нему осуществляется управление процессорами FT64 и их контроль.

 Толерантность работы с памятью лучшим образом обеспечивают мультитредовые процессоры. Исторически сложилось, что тут выделяется направление с малым количеством тредов в процессорном ядре (единицы) и массово-мультитредовые процессоры с большим количеством тредов (сотни) в ядре. В Китае ведутся работы по мультитредовым процессорам первого направления, причем для VLIW- или EPIC-архитектур реализуется наиболее сложная – SMT-мультитредовость. Мультитредовые процессоры второго типа с запуском VLIW-команды за такт от одного треда применяются в Cray XMT, а в более обобщенном виде, с запуском за такт нескольких RISC-команд, но от разных тредов ядра, – в российском массово-мультитредовом процессоре СКСН «Ангара».

Контрольные вопросы

  1. Какая суммарная производительность систем списка ТОР500 на 2010 г.?

  2. Какие производительности необходимо иметь на 2019 г.?

  3. Кто лидирует в области суперкомпьютеров?

  4. Какие цели и задачи поставлены в программе DARPA HPCS?

  5. Какая связь между простанственно-временной локальностью и реальной производительностью?

  6. Как выполняется программа DARPA HPCS?

  7. Какие проблемы надо решить при создании суперкомпьютеров с экзафлопной производительностью?

  8. Что такое «стена памяти»?

  9. Какие пути достижения экзафлопной призводительности?

  10. Что подразумевает эволюционный путь?

  11. Что подразумевает революционный путь?