Superkomputer Tianhe-2 dwa razy szybszy niż najszybszy obecnie Titan

Ponad rok temu donosiliśmy o ambitnych planach przejęcia i to na długo pałeczki pierwszeństwa w superkomputerowym wyścigu przez chiński superkomputer Tianhe. Czy będzie to generacja 2 czy może dopiero n-ta, nie jest istotne. Ważne jest to, że plany realizowane są konsekwentnie, o czym świadczą ostatnie benchmarki Tianhe-2, który w trakcie testów osiągnął wydajność 30,65 petaflopsów przy wykorzystaniu 90% jednostek obliczeniowych.

To około 75% lepszy rezultat niż wydajność najszybszego obecnie w zestawieniach superkomputera Cray XK-7 Titan. W tytule newsa celowo napisaliśmy dwa razy, gdyż zanim ostatecznie Tianhe-2 zostanie sklasyfikowany, co nastąpi prawdopodobnie już niedługo, jego wydajność może jeszcze się poprawić.

Węzły obliczeniowe Tianhe-2 wyposażono w 32 000 procesorów Intel Ivy Bridge oraz 48 000 kart akceleratorów obliczeniowych Intel Xeon Phi. System łącznie do dyspozycji ma 3 120 000 rdzeni. To, zdaniem inżynierów z ośrodka w Guanghzou w Chinach, największy tego typu system na świecie, który wykorzystuje architekturę Intelowską.

Z dokumentu opisującego Tianhe-2 dowiadujemy się, że wiele rozwiązań zastosowanych w tym superkomputerze stanowi myśl całkowicie chińska. Wśród nich interkonekty TH-Express 2, 4096 16-rdzeniowych procesorów Galaxy FT-1500 (40 nm, 1,8 GHz), które wykorzystano w podsystemie do zarządzania superkomputerem. W Chinach opracowano również architekturę oprogramowania OpenMC.

Procesory Ivy Bridge zastosowane w Tianhe-2 dysponują 12 rdzeniami, każdy taktowany zegarem 2,2 GHz (są to prawdopodobnie układy Ivy Bridge E). Z kolei każdy moduł Xeon Phi zastosowany w Tianhe-2 wyposażono w 57 rdzeni, z których każdy może działać 4-wątkowo. Pamięć obliczeniowa całego systemu wynosi 1,4 EB (eksabajta). Teoretyczna wydajność superkomputera sięga 54,9 petaflopsa. To prawie tyle samo co łączna szczytowa moc amerykańskich superkomputerów Titan, IBM Sequoia i japońskiego Fujitsu K.

Tianhe-2 robi wrażenie nie tylko pod względem mocy obliczeniowej. To także świetny przykład miniaturyzacji, jaka nastąpiła w ciągu ostatniego dziesięciolecia. Pomieszczenie, w którym znajdują się 162 szafy z elektroniką, ma „tylko” 720 metrów kwadratowych powierzchni. Tianhe-2 jeszcze nie trafił do swojego miejsca przeznaczenia, obecnie jest testowany w centrum obliczeniowym NUDT w Inspurze.  

Równie potężny jak sam komputer jest system chłodzenia. Zastosowano w nim zamknięty obieg schłodzonej wody. W Guanghzou system będzie wykorzystywał jako źródło miejską wodę. Pojedynczy moduł chłodzący potrafi odprowadzić ciepło równoważne 80 kW mocy. Cały superkomputer pobiera 24 MW, z czego jednostki obliczeniowe 17,6 MW. Tianhe-2 jest nieco mniej energooszczędny niż Titan, w którym wykorzystano procesory AMD Opteron i akceleratory NVIDIA Tesla K20.

Lista Top500 z listopada 2012 z superkomputerem Cray XK-7 Titan na czele. Dolny diagram to trend wzrostowy mocy obliczeniowej (liniowy w skali wykładniczej) superkomputerów. Środkowa linia to moc najszybszej jednostki. Ekstrapolacja wyników sugeruje, że moc 1 eksaflopa uda się osiągnąć około 2018 roku.

Najnowsze zestawienie listy Top500 ukaże się już lada dzień i zapewne Tianhe-2 będzie w nim na pierwszym miejcu. Nie mówmy jednak hop, mimo że tak dużego skoku w wydajności na pierwszym miejscu w zestawieniu nie zanotowaliśmy już od dawna.

Źródło: Jack Dongarra (raport z wizyty w NUDT)