הבא: מחשבים Exascale, צפוי להגיע עד 2020

אם העלייה במהירויות מחשב העל ימשיכו בקצב הנוכחי, נראה את המכונה exascale הראשונה עד 2020, העריכו את המפעילים של טופ 500 של מערכות המהירות בעולם.

אדריכלי מערכת של מחשבים גדולים כאלה, לעומת זאת, יעמדו בפני מספר סוגיות קריטיות, שומר הרשימה מזהיר.

"האתגרים יהיו משמעותיים עבור אספקת המכונה" אמר ג 'ק דונגרה, אוניברסיטת טנסי, נוקסוויל, חוקר שהוא אחד המנהלים מאחורי Top500. דונגרה דיבר בכנס SC2012, שנערך השבוע בסולט לייק סיטי, במהלך מצגת על המהדורה האחרונה של הרשימה, שפורסם בשבוע שעבר.

יש לנו עדיין דרך ללכת לפני הביצועים exascale אפשרי. מכונת exascale יהיה מסוגל אחד quintillion FLOPS (צף פעולות נקודה לשנייה), או 10 ל 18 FLOPS. אפילו מחשבי העל המהירים ביותר של היום מציעים פחות מ -20% מיכולת המכונה exascale.

Top500

New Heights

במהדורה העדכנית ביותר של רשימת מחשבי העל מסוג Top500, שפורסמה ביום שני, המחשב המהיר ביותר ברשימה היה Oak Ridge המעבדה הלאומית טיטאן המערכת, מכונה מסוגל לבצע 17.59 petaflops. A petaflop הוא quadrillion נקודה צפה חישובים לשנייה, או 10 עד 15 FLOPS. אבל כל Top500 חדש - הרשימה כי הוא נערך פעמיים בשנה, מראה כמה מהר את המהירות של מחשבי העל לגדול. אם לשפוט לפי הרשימה, מחשבי העל נראה מרוויח פי עשרה כוח בכל עשר שנים בערך. בשנת 1996, המחשב teraflop הראשון הופיע על Top500, ובשנת 2008, המחשב petaflop הראשון הופיע ברשימה. אקסטרפולציה משיעור זה של התקדמות, דונגרה מעריך כי מחשוב exascale צריך להגיע סביב 2020.

קהילת מחשוב בעל ביצועים גבוהים (HPC) לקח על מחשוב exascale כאבן דרך חשובה. אינטל יצרה שורה של מעבדים מרובי ליבות, הנקראים Phi, שתקוות החברה יכולה לשמש כבסיס למחשבי exascale שיכולים לפעול עד 2018.

בשיחתו תיאר דונגרה את המאפיינים של מכונת exascale. מכונה כזו עשויה להיות איפשהו בין 100,000 ל -1,000,000 צמתים ויהיה מסוגל לבצע עד מיליארד נושאים בכל זמן נתון. ביצועי הצומת הפרטניים צריכים להיות בין 1.5 ל -15 טרפלופים ומחברים יחייבו חיבורים של 200 עד 400 ג'יגה-בתים לשנייה.

מחשב המחשבים יצטרך לבנות את המכונות שלהם כך שעלותם וצריכת החשמל שלהם לא יגדל באופן ליניארי יחד עם הביצועים, שמא הם יגדל יקר מדי לרכוש ולהפעיל, אמר Dongarra. מכונת exascale צריך לעלות על 200 מיליון דולר, ולהשתמש רק על 20 מגה וואט, או על 50 gigaflops לכל וואט.

דונגרה מצפה כי מחצית העלות של בניית מחשב כזה יהיה מיועד לקנות זיכרון עבור המערכת. אם לשפוט על פי מפת הדרכים של יצרני הזיכרון, דונגרה העריך כי 100 מיליון דולר ירכשו בין 32 פטה-בתים ל -64 פטה-בייט של זיכרון עד 2020.

Top500

אתגר התוכנה

בנוסף לאתגרים בחומרה, מעצבי מחשבי העל של exascale חייבים גם להתמודד עם בעיות תוכנה. נושא אחד יהיה סנכרון, אמר Dongarra. המכונות של היום עושות משימות בין צמתים שונים, אם כי גישה זו צריכה להיות יעילה ככל שמספר הצמתים גדל.

"היום, המודל שלנו לעיבוד מקבילי הוא מודל fork / join, אבל לא ניתן לעשות זאת ב [ברמה המקבילה של הקבלה, אנחנו חייבים לשנות את המודל שלנו, אנחנו חייבים להיות יותר סינכרוני ", אמר דונגרה. באותו קו, אלגוריתמים צריכים להיות מפותחים כי להפחית את כמות התקשורת הכוללת בין הצמתיםיש לשקול גם גורמים אחרים. התוכנה חייבת לבוא עם מובנה שגרות לאופטימיזציה. "אנחנו לא יכולים לסמוך על המשתמש להגדיר את הכפתורים הזכות מחייג כדי לקבל את התוכנה לרוץ בכל מקום ליד ביצועי שיא", אמר דונגרה. עמידות בפני תקלות תהיה תכונה חשובה נוספת, כמו גם שחזור של תוצאות, או ערובה לכך שחישוב מורכב יספק את אותה תשובה בדיוק כאשר הוא פועל יותר מפעם אחת.

שחזור נתונים עשוי להיראות כמו תכונה ברורה עבור מחשב. אבל למעשה, זה יכול להיות אתגר עבור חישובים ענק על מחשבי multinode.

"מנקודת המבט של שיטות מספריות, קשה להבטיח שחזור חכם," אמר Dongarra. "הבעיה העיקרית היא בהפחתה - סיכום של מספרים במקביל, אם אני לא יכול להבטיח את הסדר שבו המספרים האלה יחברו, יהיו לי שגיאות סיבוביות שונות, כי ההבדל הקטן יכול להיות מוגדל באופן שיכול לגרום לתשובות לסטות בצורה קטסטרופלית ", אמר." אנחנו חייבים לבוא עם תרחיש שבו נוכל להבטיח את הסדר שבו מתבצעות הפעולות האלה, כדי שנוכל להבטיח את אותן תוצאות, אומר דונגרה.

יואב ג 'קסון מכסה תוכנה ארגונית וטכנולוגיה כללית חדשות חמות עבור

שירות חדשות IDG

. בצע יואב בטוויטר ב @ Joab_Jackson. כתובת הדואר האלקטרוני של יואב היא [email protected]