Вычислительная техника развивается семимильными шагами. Поэтому вполне вероятно, что за тот момент, когда печаталась данная статья свет увидел нового «монстра вычислений». Мы же хотим познакомить вас десяткой лидеров на ноябрь 2012 года.

1. Titan (США) — 17,59 петафлопс

Первое место занял американский суперкомпьютер Titan, созданный при участии компаний Cray и Nvidia. Он находится в Национальной лаборатории Оук-Ридж в штате Теннесси, которая принадлежит министерству энергетики США. В секунду Titan может выполнять 17,59 квадриллиона операций с плавающей точкой, что эквивалентно производительности в 17,59 петафлопс.

Titan состоит из 18688 узлов. Он создан на архитектуре гибридного типа: в каждый узел суперкомпьютера входят 16-ядерный процессор AMD Opteron и графический ускоритель Nvidia Tesla K20X. Использование графических процессоров позволяет снизить энергопотребление системы.

Titan используют для проектирования энергоэффективных двигателей для транспортных средств, моделирования последствий изменения климата и для изучения биотоплива. Оук-Ридж предоставляет суперкомпьютер в аренду другим исследовательским организациям.

2. Sequoia (США) — 16,32 петафлопс

Cуперкомпьютер Sequoia, тоже принадлежит министерству энергетики США и работает на 1572864 ядрах. Sequoia разрабатывается компанией IBM для Национальной администрации по ядерной безопасности в рамках программы передовых вычислений и моделирования.

Sequoia будет использоваться в основном для моделирования ядерных взрывов, заменив суперкомьютеры ASC Purple и Blue Gene/L, работающие в Ливерморской национальной лаборатории. Также Sequoia сможет решать задачи для нужд астрономии, энергетики, изучения человеческого генома и изменения климата.

Sequoia построена по архитектуре Blue Gene/Q, являющейся последним поколением в линейке суперкомпьютерных архитектур Blue Gene. Суперкомпьютер состоит из 98 304 вычислительных узлов и имеет 1,6 Пб памяти в 96 стойках, расположенных на площади в 300 кв. м. Используются 16-ти или 8-ми ядерные центральные процессоры Power Architecture, изготовленные по техпроцессу 45 нм.

Компания IBM создала компьютер, который может решать за одну секунду 20 квадриллионов разнообразных математических операций. А это значит, что если бы 7 миллиардов человек взяли бы калькуляторы и начали делать математические расчеты одновременно без передышек, все 24 часа в сутки, все 365 дней, то ушло бы на эти операции до 320 лет, не менее. Но теперь так поступать не нужно, потому что появилась Sequoia. Компьютер проведет подобные расчеты всего лишь за час.

3. K computer (Япония) — 10,51 петафлопс

K computer — японский суперкомпьютер производства компании Fujitsu, запущенный в 2011 году в Институте физико-химических исследований RIKEN в городе Кобе. Название происходит от японской приставки «кэй», означающей 10 квадриллионов и одновременно обозначающей столицу, то есть намек на «главный компьютер»

По состоянию на июнь 2011 года система имела 68 544 8-ядерных процессора SPARC64 VIIIfx, размещенных в 672 вычислительных стойках, что составляло 548 352 вычислительных ядра, произведенных компанией Fujitsu по 45-нанометровому техпроцессу. Суперкомпьютер использует водяное охлаждение, что позволило снизить потребление энергии и увеличить плотность компоновки.

4. Mira (США) — 8.16 петафлопс

С помощью суперкомпьютера IBM Blue Gene/Q (Mira) американские ученые попытаются смоделировать Вселенную. Ученые надеются получить ответы на наиболее интересующие их вопросы касательно возникновения Вселенной. На компьюрете предполагается смоделировть и последовательно просчитать 12 млрд лет, прошедшие с момента Большого взрыва.

Суперкомпьютер состоит из 50 тыс вычислительных узлов, в каждом и которых содержится 16 ядер. Компьютер использует огромное хранилище информации объемом 70 петабайт и жидкостную систему охлаждения. Mira способен выполнять 8 квадриллионов операций в секунду.

5. JuQueen (Германия) — 5,9 петафлопс

В немецком городе Юлих (федеральная земля Северный Рейн-Вестфалия) официально запущен самый мощный в Европе суперкомпьютер JuQueen. Его производительность равна 5,9 петафлопс или 5,9 тыс триллионов операций в секунду.

Процессоры JuQueen, имеют в общей сложности почти 459 тыс ядер. При этом разработаны они были с применением энергосберегающих технологий. Охлаждаться система будет с помощью циркулирующих потоков воды температурой 18 градусов. Специалисты указывают, что эта машина примерно в 100 тыс раз мощнее самого современного персонального компьютера.

Разработкой ЭВМ занималась корпорация IBM. Финансировался проект из средств крупнейшей научной организации ФРГ — Центра Гельмгольца, федерального бюджета, а также из казны Северного Рейна-Вестфалии. Точная сумма не разглашается.

6. SuperMUC (Германия) — 2,9 петафлопс

SuperMUC — второй по мощности суперкомпьютер Европы был запущен в конце июня 2012. Суперкомпьютрер был создан для решения сложных научных задач в области физики и динамики жидкостей. Машина работает на платформе SUSE Linux Enterprise Server. SuperMUC на платформе System X iDataPlex компании IBM оснащен более чем 155 000 ядрами процессоров, которые обеспечивают совокупно максимальную производительность порядка 3 петафлопов.

Особенностью SuperMUC является инновационная технология охлаждения системы теплой водой, разработанная компанией IBM, в основу которой положена система циркуляции крови в организме человека. В результате SuperMUC затрачивает на 40% меньше энергии на охлаждение систем, чем «классические» вычислительные центры, а так же позволяет аккумулировать и использовать сэкономленную энергию для отопления зданий Компьютерного Центра Лейбница.

7. Stampede (США) — 2.7 петафлопс

Техасский компьютерный центр (Texas Advanced Computing Center, TACC) при университете Техаса создал суперкомпьютер, способный выполнять 2,7 квадриллионов операций с плавающей точкой в секунду. TACC является частью проекта XSEDE (Среда для создания передовых научных и инженерных открытий), целью которого является предоставление исследователям доступа к суперкомпьютерным ресурсам.

В основе Stampede лежит архитектура Dell, рассчитанная на работу в гиперскалярной среде и использующая 8-ядерные процессоры Intel Xeon E5-2680. Процессоры Xeon обеспечивают более чем 2 петафлопс производительности. Работы над проектом не закончены, и в 2013 году Stampede будет также использовать новые сопроцессоры Intel Xeon Phi, предназначенные для выполнения параллельных вычислений, которые будут ответственны более чем за 7 петафлопс производительности системы. Это позволит увеличить суммарную производительность системы до 10 петафлопс.

Помимо Xeon Phi, суперкомпьютер будет использовать 128 графических ускорителей следующего поколения от NVIDIA для обеспечения удаленной виртуализации. Производительность системы может вырасти до 15 петафлопс по мере установки процессоров Intel нового поколения. Еще одним поставщиком компонентов для Stampede является компания Mellanox, предоставляющая сетевое оборудование Infiniband с пропускной способностью 56Гбит/с.

Система охлаждения суперкомпьютера построена по принципу изоляции горячих зон и предполагает использование встраиваемых модулей охлаждения, что позволяет размещать оборудование с высокой плотностью до 40кВт на стойку. Система распределения питания подает напряжение 415В на стойки и 240В на сервера. Потребности в электроэнергии систем Stampede и Ranger обеспечиваются электроподстанцией мощностью в 10МВт.

8. Tianhe-1A (Китай) — 2,57 петафлопс

Tianhe-1A — суперкомпьютер, спроектированный Национальным университетом оборонных технологий Китайской Народной Республики. Скорость вычислений, производимых суперкомпьютером, составляет 2,57 петафлопс.

Tianhe-1A использует 7168 графических процессоров Nvidia Tesla M2050 и 14336 серверных процессоров Intel Xeon. Согласно заявлениям компании Nvidia, суперкомпьютер использует электрическую энергию в три раза эффективнее, чем иные электронные вычислительные машины подобного класса. Суперкомпьютер, построенный исключительно на базе центральных процессоров (CPU), при сравнимой скорости вычислений потреблял бы более 12 МВт электрической энергии. Потребляемая Tianhe-1A электрическая мощность составляет 4,04 МВт. Без использования графических процессоров суперкомпьютер сравнимой производительности потребовал бы установки более чем 50 тыс. CPU.

Строительство суперкомпьютера обошлось в $88 млн, а ежегодные операционные расходы составляют около $20 млн. В обслуживании занято около 200 специалистов. Основное направление работы — исследования по добыче нефти и по аэродинамике. Декларируется «открытый доступ» к суперкомпьютеру, что теоретически позволяет его использование другими странами.

9. Fermi (Италия) — 1,7 петафлопс

На девятом месте находится Fermi. Система размещена на серверах некоммерческого консорциума Cineca, куда входят 54 итальянских университета и научно-исследовательских организаций. Ферми состоит из 10,240 процессоров PowerA2 с частотой 1,6 ГГц, с 16 ядрами каждый. В общей сложности у компьютера 163,840 вычислительных ядер. Каждый процессор поставляется с 16GByte оперативной памяти (1GByte на ядро). Ферми используется итальянской и европейской командами исследователей для выполнения вычислений, необходимых в крупномасштабных исследовательских проектах, направленных на решение фундаментальных проблем в науке и технике. Система названа в честь Энрико Ферми, итальянского физика-ядерщика.

10. DARPA Trial Subset (США) — 1,5 петафлопс

Эта система представляет собой сервер IBM Power 775 на 63360 ядрах, который достигает производительности в 1,5 петафлопс. Другой информации на данный момент нет.

И в заключение…

Российская разработка — суперкомпьютер «Ломоносов», принадлежащий МГУ имени М.В. Ломоносова, в данном списке (на конец 2012 года) занимает двадцать второе место. Его производительность составила 0,9 петафлопс. Основной причиной, почему отечественные машины не занимают лидирующих позиций в международных рейтингах, российские производители единогласно называют отсутствие надлежащего финансирования.

Основной вид узлов, обеспечивающих свыше 90% производительности суперкомпьютера – T-Blade2. Эта суперкомпьютерная платформа была создана инженерами «Т-Платформы» с нуля — все её платы и механические компоненты являются собственными запатентованными разработками компании. По такому показателю, как вычислительная плотность на квадратный метр площади, T-Blade2 не имеет аналогов в мире. Так что российские производители, несмотря ни на что, могут гордиться что создали самый «компактный» суперкомпьютер в мире!