Exaskálás számítástechnika
Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2020. november 29-én felülvizsgált
verziótól ; az ellenőrzések 26 szerkesztést igényelnek .
Az exascale computing vagy ( Exascale szuperszámítógép , exascale , exascale ) kifejezés az egy ex flops ( exaFLOPS ) nagyságrendű teljesítményű szuperszámítógépekre és az ezek létrehozására irányuló 21. századi kezdeményezésekre utal . Ez a teljesítmény ezerszer magasabb, mint a 2008-ban megjelent petaflop osztályú rendszereké [1] . Egy exaflop ezer petaflopnak felel meg , egymilliárd milliárd (10 18 ) lebegőpontos művelet másodpercenként (általában 64 bites IEEE 754 formátumú számokkal számolva ).
Az exascale szuperszámítógép teljesítményét 2022-ben érték el. A világ első exaléptékű szuperszámítógépe és a világ legnagyobb teljesítményű szuperszámítógépe, a Frontier állítólagos teljesítménye 1102 exaflop, csúcsteljesítménye pedig 1686 exaflop, átlagos energiafogyasztása körülbelül 21,1 MW. [2] [3] [4] .
Az exascale rendszerek felépítése a számítástechnika fontos vívmányává vált.
Történelem
A kezdeményezést két amerikai kormányhivatal – az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma és a Nemzeti Nukleáris Biztonsági Hivatal [5] – támogatja . Az ebből a kezdeményezésből nyert technológiák hasznosak lennének számos számításigényes kutatási területen, beleértve az alaptudományokat, a mérnöki tudományokat, a geotudományokat, a biológiát, az anyagtudományokat, az energiát és a nemzetbiztonságot [6] .
2012-ben az Egyesült Államok 126 millió dollárt különített el egy exascale rendszerek létrehozására irányuló programra [7] [8] . 2014-ben az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma ASCR ( Advanced Scientific Computing Research ) irodájának képviselője úgy becsülte, hogy 2023-ra létrejöhet egy exa léptékű szuperszámítógép [9] .
Az Európai Unióban három projekt zajlik az exa méretű szuperszámítógépek hardver- és szoftvertechnológiáinak fejlesztésére:
- CRESTA ( Együttműködő kutatás az Exascale Systemware, Tools and Applications terén ), [10]
- DEEP ( Dynamical ExaScale Entry Platform ), [11]
- Mont Blanc. [12]
A 2000-es évek végén különböző szerzők legkorábban 2018–2020-ban jósolták az exaskálás rendszerek lehetséges kiépítését [13] .
Japánban a RIKEN (Advanced Institute for Computational Science) Intézet a Fujitsu közreműködésével 2020-2021-ig egy 30 MW-ot nem meghaladó energiafogyasztású exaskálás rendszer létrehozását tervezte [14] [15] [9] .
2014-ben a szuperszámítógép-ipar stagnálásának megfigyelése és a világ Top500 szuperszámítógépeinek rangsorolása miatt egyes újságírók kétségbe vonták az exascale programok 2020-ra való megvalósíthatóságát [16] .
2014 decemberében az amerikai hírszerző ügynökség, az IARPA bejelentette, hogy többéves finanszírozást biztosít az IBM, a Raytheon BBN és a Northrop Grumman számára a „Cryogenic Computer Complexity” program („Cryogenic computer structures”) keretében, amely szuperszámítógépek építésére szolgáló technológiák fejlesztését foglalja magában. szupravezető logikai elemek felhasználásával , potenciális kilépéssel az exaflop szintre [17] [18] .
Kína is bejelentette a terveket [19] .
Az Intel és a Cray Corporation 2021-re tervezi megépíteni az első amerikai exascale rendszert Aurora néven az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumának Argonne National Laboratory -ja számára [20] [21] .
Problémák és feladatok
Az exascale rendszerek létrehozásához számos probléma megoldása szükséges mind szoftver oldalról (több millió magon hatékonyan futó programok létrehozása), mind hardver oldalról [22] . Például a 2014-re kifejlesztett hagyományos számítógépes memória néhánytól több tíz megawattig terjedhet minden 100 PB/s teljes sávszélességre [23] .
Az alkalmazások hatékony programozására exa méretű szuperszámítógépeken (több százezer vezérlőszál több millió feldolgozómag használatával, lebegőpontos műveletek másodpercenként) az IBM Research szakemberei megalkották az X10 programozási nyelvet [24] . Objektumorientált nyelv, statikus gépeléssel, nyelvi szintű támogatás a feladatalapú párhuzamossághoz, számítási feladatok ( tevékenységek ) számítási magokhoz ( helyekhez ) kötése, feladatok akadály szinkronizálása ( órák ), párhuzamos hurkok támogatása, többdimenziós elosztott támogatás számítási csomópontok tömbjei és szerkezeti típusai felett aszinkron megosztott globális címtér [25] (a programozó úgy éri el a tömb különböző számítási csomópontok RAM-jában elosztott elemeit, mintha a tömb egyetlen számítógép RAM-jában lenne, a fordító maga szervezi a szerializálást, deszerializálást és adatátvitelt a számítási csomópontok között, biztosítja az adatelérési műveletek atomitását). Az X10 kód Java kódba (Managed X10 mode) vagy C++ (Native X10 mode) [26] fordítható , ami lehetővé teszi a szuperszámítógépek számára alkalmazások létrehozását és az X10 programozási nyelv használatát, ha szükséges, a nagy teljesítmény területén kívül. számítástechnika többszálú alkalmazások fejlesztésére személyi számítógépekhez.

Eredmények 2020-ban
A "Top 500" webhely szerint :
A top 10-ben azonban több figyelemreméltó változás történt, köztük két új rendszer, valamint egy új csúcspont, amelyet a legjobb Fugaku Supercomputer állított fel. További hardverrel a fugaku 442 petaflopra növelte HPL teljesítményét, ami szerény növekedés a rendszer 2020 júniusi debütálásakor elért 416 petaflophoz képest. Ennél is fontosabb, hogy a Fugaku teljesítményét az új vegyes precíziós HPC-AI benchmarkon 2,0 exaflopra növelte, meghaladva a hat hónappal ezelőtti 1,4 exaflops határt. Ezek jelentik az első referenciaméréseket egy exaflop felett, bármilyen pontosságra bármilyen típusú berendezésen.
— Webhelyadatok top500.org – A TOP500 56. száma, 2020. november 16.
Jegyzetek
- ↑ Amerikai Egyesült Államok Nemzeti Kutatási Tanácsa. A csúcskategóriás számítástechnika lehetséges hatása a tudomány és a mérnöki tudomány négy szemléltető területére . - A Nemzeti Akadémiák, 2008. - P. 11. - ISBN 978-0-309-12485-0 .
- ↑ 2022. június | TOP500 . Letöltve: 2022. június 6. Az eredetiből archiválva : 2022. június 9.. (határozatlan)
- ↑ A Frontier szuperszámítógép a világ leggyorsabb, az exascale-korlátot áttörő eszközeként debütál | ORNL . www.ornl.gov . Letöltve: 2022. június 2. Az eredetiből archiválva : 2022. június 1. (határozatlan)
- ↑ Exascale szuperszámítógépek. 1 architektúra körvonalai
- ↑ Az Exascale számítástechnika chipeket, energiát és pénzt igényel . Wired.com (2008. február 8.). Letöltve: 2009. december 18. Az eredetiből archiválva : 2012. május 4.. (határozatlan)
- ↑ Tudományos kilátások és előnyök az Exascale számítástechnikával . Oak Ridge Nemzeti Laboratórium . Letöltve: 2009. december 18. Az eredetiből archiválva : 2012. május 4.. (határozatlan)
- ↑ Obama költségvetése 126 millió dollárt tartalmaz az Exascale számítástechnikára . Az eredetiből archiválva : 2011. február 24. (határozatlan)
- ↑ Exaflop Obamának | nyílt rendszerek. DBMS | Kiadó "Nyílt rendszerek" . Letöltve: 2018. szeptember 8. Az eredetiből archiválva : 2018. szeptember 8.. (határozatlan)
- ↑ 1 2 Patrick Thibodeau . Exa méretű szuperszámítógép 2023-ra. , 32. szám , Computerworld Russia (2014. december 14.). Az eredetiből archiválva : 2018. szeptember 8. Letöltve: 2018. szeptember 8.
- ↑ Európa felkészül az Exascale Software Challenge-re a 8,3 milliós Euro CRESTA projekttel . Projekt konzorcium (2011. november 14.). Letöltve: 2011. december 10. Az eredetiből archiválva : 2011. december 23.. (határozatlan)
- ↑ Booster a következő generációs szuperszámítógépekhez Az európai exascale projekt DEEP kezdete . FZ Julich (2011. november 15.). Letöltve: 2011. december 10. Az eredetiből archiválva : 2014. szeptember 3.. (határozatlan)
- ↑ A Mont-Blanc projekt Exascale célokat tűz ki . Projekt konzorcium (2011. október 31.). Letöltve: 2011. december 10. Az eredetiből archiválva : 2011. december 5.. (határozatlan)
- ↑ Tudósok, informatikai közösség várja az exascale számítógépeket . Computerworld (2009. december 7.). Hozzáférés dátuma: 2009. december 18. Az eredetiből archiválva : 2009. december 12. (határozatlan)
- ↑ Miért veszítheti el az Egyesült Államok a versenyt az exascaleért Archiválva : 2014. szeptember 3., a Wayback Machine // Computerworld, Patrick Thibodeau, 2013. november 22.
- ↑ Tim Hornyak . Japanese Exascale , No. 25 , Computerworld Russia (2014. október 13.). Az eredetiből archiválva : 2018. szeptember 8. Letöltve: 2018. szeptember 8.
- ↑ A szuperszámítógépek stagnálása: A világ leggyorsabb számítógépeinek új listája árnyékot vet az exascale 2020 -ra. Archiválva : 2014. augusztus 28. a Wayback Machine webhelyen, extremetech.com, 2014. június 24.
- ↑ Az amerikai hírügynökség célja szupravezető számítógép fejlesztése (nem elérhető link) . Reuters (2014. december 3.). Hozzáférés dátuma: 2014. december 3. Az eredetiből archiválva : 2014. december 16. (határozatlan)
- ↑ Az amerikai nemzeti hírszerzés egy szupravezető alapú szuperszámítógépet rendelt , a Lenta.ru (2014. december 8.). Az eredetiből archiválva : 2014. december 11. Letöltve: 2014. december 11.
- ↑ Kína 2020-ig exa léptékű számítógépet épít | computerworld online | Kiadó "Nyílt rendszerek" . Letöltve: 2018. szeptember 8. Az eredetiből archiválva : 2018. szeptember 9.. (határozatlan)
- ↑ Anl_Rgb (lefelé irányuló kapcsolat) . Letöltve: 2019. április 4. Az eredetiből archiválva : 2019. április 4.. (határozatlan)
- ↑ Az Exascale-hez vezető út nagy hírekkel ér véget (a link nem érhető el) . Letöltve: 2019. április 20. Az eredetiből archiválva : 2019. április 20. (határozatlan)
- ↑ Archivált másolat . Letöltve: 2018. szeptember 8. Az eredetiből archiválva : 2018. szeptember 9.. (határozatlan)
- ↑ Joel Hruska . Felejtsd el Moore törvényét: A forró és lassú DRAM jelentős akadályt jelent az exascale és azon túl , az extremetech felé ( 2014. július 14.). Archiválva az eredetiből 2017. február 2-án. Letöltve: 2017. január 29.
- ↑ Az X10 programozási nyelv . x10-lang.org . Letöltve: 2022. június 2. Az eredetiből archiválva : 2022. május 24. (határozatlan)
- ↑ APGAS programozás X10-ben . x10-lang.org . Letöltve: 2022. június 2. Az eredetiből archiválva : 2022. június 2. (határozatlan)
- ↑ X10 2.6.2 Nyelvi specifikáció . — 2019. Archiválva : 2022. június 21. a Wayback Machine -nál
Linkek
- MPI az Exascale-nél: Az adatstruktúrák és algoritmusok kihívásai. Kivonat a párhuzamos virtuális gépek és az üzenettovábbítási interfész közelmúltbeli fejlesztéseiről, Előadásjegyzetek a Számítástudományból, 5759. kötet . ISBN 978-3-642-03769-6 . Springer Berlin Heidelberg, 2009, p. 3 (angol)
- Az exascale útja: segíthet a nanofotonika? Digitális gyártási jelentés. 2011. november 22
- Amerika következő generációs szuperszámítógépe: Az Exascale Challenge: Meghallgatás az Energiaügyi Albizottság, Tudományos, Űrügyi és Technológiai Bizottság, Képviselőház, Száztizenharmadik kongresszus, első ülésszak, 2013. május 22., szerda
- Viktor Gorbunov, Georgy Elizarov, Leonid Eisymont, Exaflops Supercomputers: Achievements and Prospects - Open Systems. DBMS. № 07 2013