У национальной метеорологической службы Великобритании Met Office сегодня явно удачный день. Ранее правительство страны объявило о выделении £1,2 млрд на обновление суперкомпьютерного парка, а вслед за этим было заявлено о том, что новый суперкомпьютер Isambard 2 поможет британским метеорологам в разработке более детальных погодных моделей.

Новая система, строительство которой проспонсировано Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC), интересна тем, что станет крупнейшим в европейском регионе вычислительным комплексом на базе процессорной архитектуры ARM.

Суперкомпьютеры серии Isambard носят имя британского инженера Изамбарда Кингдома Брюнеля

Суперкомпьютер Isambard, построенный университетским альянсом GW4, Cray и Met Office и введённый в строй в 2018 году, стал первой такого рода системой на базе архитектуры ARM, доказавшей, что она может тягаться с решениями на базе x86, будучи при этом дешевле. Основой Isambard стали процессоры Cavium ThunderX2.

Новая машина хотя и будет базироваться на архитектуре ARM, но представлять её будут более совершенные процессоры Fujitsu A64FX. Ничего удивительного в этом нет — ранее Cray (теперь уже HPE) уже объявляла о сотрудничестве с Fujitsu в сфере разработки суперкомпьютеров нового поколения.

Вычислительный узел на базе A64FX

Стоимость нового проекта оценивается в £6,5 миллионов. Isambard 2 будет построен в Эксетере, столице графства Девоншир — там же, где функционирует его предшественник. Количество процессорных ядер будет наращено до 21,504, а общее количество вычислительных узлов достигнет 336. За счёт более высокой эффективности A64FX (в частности, благодаря наличию 32 Гбайт HBM2 у каждого процессора), прирост производительности должен быть более чем двукратным.

Архитектура ARM уже доказала, что может помогать науке в решении серьёзных проблем: система Isambard успешно используется не только для погодного моделирования, но и для поиска методов лечения остеопороза и болезни Паркинсона. Второе поколение ARM-суперкомпьютеров продолжит эту традицию и, похоже, именно ARM станет архитектурой, открывшей путь к суперкомпьютерам экзафлопсного класса.

Правительство Великобритании сообщило о выделении национальной метеорологической службе £1,2 млрд ($1,6 млрд) на приобретение современного суперкомпьютера, предназначенного для более точного прогнозирования различных погодных и климатических изменений.

Это будет самая большая инвестиция за 170-летнюю историю службы. Для сравнения её нынешняя компьютерная система (на фото ниже) обошлась в £97 млн. Лучшего момента для анонсов новых HPC-проектов, чем выход из EuroHPC, найти трудно. 

Правительство утверждает, что данные, предоставленные новой компьютерной системой, которая охарактеризована как «самый мощный в мире суперкомпьютер для прогноза погоды и изменений климата», позволят быстрее и точнее прогнозировать штормы и климатические сдвиги, а также помогут выбирать наиболее подходящие территории для спасения от наводнений.

Суперкомпьютер также должен предоставлять более подробную информацию, которая поможет энергетическому сектору Великобритании противостоять потенциальным отключениям электроэнергии и скачкам напряжения подобным происшедшим на востоке Англии прошлым летом во время грозы, пояснил Департамент по вопросам бизнеса, энергетики и промышленной стратегии (BEIS).

По словам BEIS, суперкомпьютер обеспечит рост экономики Великобритании на несколько миллиардов фунтов стерлингов в течение следующего десятилетия, причём каждый фунт, потраченный на компьютерную систему, потенциально может принести до 19 фунтов, сэкономленных или заработанных. Это не самый высокий показатель ROI в области HPC, но всё равно очень хороший. 

Новый суперкомпьютер призван заменить нынешние компьютерные системы национальной метеорологической службы Великобритании, срок службы которых заканчивается в 2022 году. В метеослужбе сообщили, что суперкомпьютер воспроизведёт «цифрового двойника» земной атмосферы по таким параметрам, как скорость ветра, температура, давление воздуха и многое другое.

Чтобы создать эту смоделированную картину погоды, глобус делится на сеть квадратов. По мере развития технологий они становятся меньше, и соответственно растёт точность прогноза. Новый суперкомпьютер позволит делать прогнозы на территории со стороной квадрата 1000 м, в то время как сейчас используется сетка со стороной 10 км. В крупных аэропортах точность прогноза будет увеличена и выполняться уже для 300-метровой сетки.

Предполагается, что суперкомпьютер будет эксплуатироваться в течение 10 лет — с 2022 по 2032 год. На первом этапе мощность нового суперкомпьютера превысит нынешние вычислительные мощности национальной метеорологической служб лишь в 6 раз. С шестого по десятый год службы его мощности будут увеличены как минимум ещё в три раза. 

Ожидаемая стоимость суперкомпьютера составляет £854 млн. Другие расходы включают в себя инвестиции в сеть, а также затраты на эксплуатацию суперкомпьютера и разработку ПО.

Ранее стало известно о заключении Европейским центром среднесрочных прогнозов погоды (ECMWF, European Centre for Medium-Range Weather Forecasts) четырёхлетнего контракта с Atos на ввод в эксплуатацию и сопровождение суперкомпьютера на базе Atos BullSequana XH2000, который также называют быстрейшим в этой области. Он позволит улучшить горизонтальное разрешение с 18 до 10 км при составлении 15-дневных погодных прогнозов, повысить вертикальное разрешение с 91 до 137 слоёв, а также создавать ежедневные расширенные прогнозы вместо двух раз в неделю. 

Гидрометцентр России использует для прогнозов погоды суперкомпьютер мощностью 1,2 Пфлопс на основе процессоров Intel Xeon серии 5600. Он был запущен в 2018 году в рамках проекта «Модернизация и техническое перевооружение учреждений и организаций Росгидромета», начатого в 2005 году.

Великобритания покинула EuroHPC, панъевропейский проект по созданию современных суперкомпьютеров, в том числе экзафлопсного класса, оранизованный в ноябре 2018 года.

Соединённое Королевство активно участвовало в создании EuroHPC, и стало в нём наблюдателем. В настоящее время 31 страна имеет статус полноправного члена EuroHPC, и лишь Мальта является наблюдателем.

EuroHPC JU утвердило финансирование на создание 3 суперкомпьютеров преэкзафлопсного класса и 5 суперкомпьютеров петафлопсного уровня. Общая стоимость проекта составляет 840 млн евро, из которых почти половина будет выделена из бюджета EuroHPC. Другая часть будет оплачена участвовавшими в тендере странами. Это означает, что все тендерные предложения были приняты.

В рамках проекта было определено восемь локаций для размещения суперкомпьютерных центров: в Софии (Болгария), Остраве (Чехия), Каяани (Финляндия), Болонье (Италия), Биссене (Люксембург), Минхо (Португалия), Мариборе (Словения) и Барселоне (Испания). Все они будут объединены высокоскоростной сетью между собой и другими суперкомпьютерами Европы. 

В 2022-2023 годах планируется построить первую машину экзафлопсного уровня. Кроме того, одной из целей EuroHPC является создание собственного процессора и других компонентов, чтобы в итоге получить независимость от технологий США и других стран. Один ключевых разработчиков CPU, компания SiPearl, на днях получила первый грант в размере €6,5 млн.

После выхода из EuroHPC Великобритания займётся поисками собственного пути для развития суперкомпьютеров.

Администрация Дональда Трампа представила проект бюджета на 2021 финансовый год, начинающийся 1 октября текущего года. 

Бюджет предусматривает выделение $5,8 млрд Управлению науки, входящему в состав Министерства энергетики США, для финансирования начальных стадий исследований, управления национальными лабораториями и продолжения высокоприоритетных проектов.

В пределах этой суммы на разработку супекомпьютеров экзафлопсного класса предлагается направить $475 млн. Это, как указано в проекте бюджета, позволит сохранить лидирующие позиции США в области суперкомпьютеров.

Кроме того, планируется выделить $237 млн на разработки в области квантовой информатики, инвестировать $125 млн в исследования в сфере ИИ и машинного обучения, и направить $45 млн на повышение качества фундаментальных исследований в области материалов и химии для поддержки лидерства США в микроэлектронике.

Для сравнения, по данным Hyperion Research, в первом полугодии 2019 года рынок HPC-серверов оценивался в $6,7 млрд, из которых на собственно суперкомпьютеры пришлось $2,6 млрд. На ниве экзафлопсных машин США, судя по всему, уже не догнать Японию, которая уже в следующем будет обладать таким суперкомпьютером. В спину ей дышит Китай. 

Состоялся релиз контейнерной платформы SingularityPRO 3.5 для задач, связанных с суперкомпьютингом и ИИ. Это решение получило трёхлетнюю поддержку и обеспечивает, как утверждается, высокий уровень безопасности. 

Платформа поддерживает шифрование контейнеров, при этом содержимое можно запускать напрямую, не тратя времени на расшифровку. Утверждается, что это делает SingularityPRO идеальным решением для приложений, где важно обеспечить безопасность, защиту, а также проверку приложений и данных на протяжении всего рабочего цикла.

pixabay.com

В системе используются криптографические ключи, а также технология Fakeroot. Это позволяет безопасно использовать Singularity контейнеры без административных прав. В новом релизе система поддерживает графические процессоры AMD Radeon для работы ROCm и OpenCL. Наконец, есть поддержка облака и лёгкая система настройки.

Сервисы Singularity Enterprise полностью интегрированы в SingularityPRO, поддерживают быстрое внедрение и использование контейнеризации в центрах обработки данных, облаках и так далее. Отметим, что SingularityPRO 3.5 работает с архитектурами x86, ARM64 и POWER. Пакеты доступны под Linux для таких дистрибутивов:

• Red Hat Enterprise Linux 6 / 7 / 8
• SUSE Enterprise Server 12 / 15
• Ubuntu LTS 16.04 / 18.04

Словацкая компания Tachyum, разработчик семейства процессоров Prodigy, смогла добиться определённых успехов в продвижении своих технологий. Если верить опубликованному заявлению, данные процессоры станут основой нового суперкомпьютера, который должен войти в строй в 2021 году.

Амбиции у Tachyum впечатляющие: разработчик замахнулся на создание 64-ядерного процессора для серверов и кластерных систем, который, по его мнению, мог бы потеснить на рынке Intel Xeon и AMD EPYC.

Tachyum действительно повезло — первый же клиент у молодого стартапа, впервые заявившего о себе лишь в 2017 году, оказался заказчиком платформы AI/HPC, причём приготовления в месте размещения нового суперкомпьютера должны начаться уже в этом году. К 2021 году вся инфраструктура должна быть сформирована к началу массовых поставок чипов Prodigy T864. Этот процессор будет производиться с использованием 7-нм техпроцесса на мощностях TSMC.

Если верить компании-разработчику, Prodigy T864 сможет обеспечить уровень производительности выше, нежели у текущего поколения Intel Xeon, будучи при этом в 3 раза дешевле и в 10 раз экономичнее. Tachyum обещает работу всех 64 ядер на частоте 4 ГГц при уровне тепловыделения 180 Ватт, а этим не могут похвастаться даже AMD EPYC 7742 и 7H12 (3,4 и 3,3 ГГц, 225 и 280 Ватт, соответственно). Кроме того, новинка, по имеющимся данным, должна поддерживать память DDR5 и иметь 72 линии PCIe 5.0, а также порты 400GbE.

Проект весьма амбициозный, и, если Prodigy действительно будет обладать подобными характеристиками, это может снизить стоимость владения (TCO) в четыре раза в сравнении с аналогичными системами на базе классических процессоров Intel, AMD или IBM.

Университет Иллинойса и связанные с ним разработчики выпустили HPVM 0.5. Это, как следует из описания, компилятор для гетерогенных систем с параллельным вычислением, рассчитанный для работы, в том числе с графическими процессорами NVIDIA.

Компилятор базируется на LLVM и добавляет к нему несколько важных компонентов. Все исходники доступны на Gitlab университета.

Собственно говоря, HPVM (Heterogeneous Parallel Virtual Machine) — это новое, нейтральное к языку и аппаратному обеспечению промежуточное представление (IR) с собственным набором инструкций (ISA) и планировщиком. Как отмечается, предыдущие системы фокусировались только на одной из этих возможностей. 

Таким образом, HPVM стремится обеспечить эффективную генерацию и оптимизацию кода для гетерогенных систем одновременно с возможностью переносимости кода на другие системы. Самое интересное, что система разрабатывалась с 2018 года, но лишь на этой неделе была открыта в виде готового кода. 

Конечная цель проекта — дать возможность запуска кода без сложных модификаций на GPU, CPU, FPGA и иных ускорителях. Предварительные тесты показали сравнимую с вручную оптимизированным кодом на OpenCL для ускорителей NVIDIA и многоядерных CPU с AVX производительность — пока что поддерживаются только эти платформы. 

Индианский университет (США) опубликовал видеоролик, демонстрирующий строительство высокопроизводительного вычислительного комплекса под названием Big Red 200. 

Названный суперкомпьютер использует платформу Cray Shasta, о которой можно узнать в нашем материале. В составе комплекса задействованы процессоры AMD EPYC второго поколения и ускорители NVIDIA V100.

Система Big Red 200 использует интерконнект Cray Slingshot и программное обеспечение Cray Urika AI Suite for Shasta с функциями искусственного интеллекта (ИИ). В текущей конфигурации суперкомпьютер демонстрирует производительность на уровне 5,9 Пфлопс — квадриллиона операций с плавающей запятой в секунду.

Мощности Big Red 200 планируется направить на реализацию различных проектов в области ИИ. Это, в частности, исследования в сферах кибербезопасности, медицины, науки об окружающей среде и пр.

Представленное видео создания Big Red 200 снято в режиме Time-lapse. Ролик продолжительностью около двух минут демонстрирует все этапы монтажа суперкомпьютера — от доставки модулей и подключения необходимых кабелей до финальной сборки и установки декоративных панелей. Вот как выглядит этот процесс: 

Архитектура ARM продолжает понемногу укреплять свои позиции на рынке супервычислений. Национальная лаборатория Ок-Ридж (ORNL) начала тестирование новой гибридной платформы, сочетающей в себе чипы Marvell ThunderX2 и NVIDIA V100.

Тестовый кластер носит симпатичное название Wombat. Эти напоминающие медвежат сумчатые зверьки обладают добродушным нравом и легко приручаются — возможно, название выбрано как намёк на то, что платформа ARM вовсе не так сложна в освоении, как может показаться на первый взгляд.

Один из узлов Wombat (источник фото: OLCF)

Как и его природный прототип, кластер Wombat не слишком велик и занимает всего одну стойку HPE, содержащую 16 вычислительных узлов. Четыре узла несут на борту по два ускорителя NVIDIA Tesla V100, но все 16 имеют также по два процессора Marvell ThunderX2.

Объём памяти составляет 256 Гбайт на узел, локально каждый из них оснащён SSD-накопителем ёмкостью 480 Гбайт. Для межузловой связи использована инфраструктура EDR Infiniband (100 Гбит/с).

Референсная гибридная платформа ThunderX2 и Tesla V100

Вычислительный центр OLCF (Oak Ridge Leadership Computing Facility) окриджской лаборатории ставит своей целью проверку и адаптацию новых и только зарождающихся технологий на предмет функциональности, совместимости и производительности.

Уже первые тесты показали, что такая гибридная платформа достаточно легко адаптируется: ещё перед конференцией SC19 восемь научных команд OLCF смогли успешно портировать восемь различных задач. Как отметил один из научных сотрудников проекта, Оскар Хернандез (Oscar Hernandez), не нашлось ни одного приложения, которое не удалось бы запустить в нужный срок на новой платформе. 

В список используемого для тестирования Wombat программного обеспечения входят такие популярные в научной среде пакеты, как CoMet, GROMACS, DCA++, LAMMPS и LSMS. В планах ORNL — продолжение тестирования архитектуры ARM в свете появления новых решений на её основе. Отметим, что пользователем Wombat может стать не только персонал OLCF — достаточно заполнить заявку на сайте центра и получить положительный ответ.

Довольно долго рынок супервычислений был скучным местом, если рассматривать его с точки зрения разнообразия вычислительных архитектур. Доминирующей стала x86-64, и практически всегда речь шла о процессорах Intel Xeon, «дополненных» в последние годы ускорителями NVIDIA. 

Однако ушедший год показал, что ситуация меняется и разнообразие нарастает: к Intel присоединилась AMD, появились производительные чипы на базе архитектуры ARM, не собирается сдаваться OpenPOWER. В 2020 году эти тенденции по мнению зарубежных аналитиков лишь укрепятся.

Подавляющее большинство систем класса HPC всё ещё использует процессоры Intel Xeon и ускорители NVIDIA, но 2020 год обещает стать настоящим годом перемен. Во-первых, производители суперкомпьютеров проявляют очень живой интерес ко второму поколению AMD EPYC (Rome), как обеспечивающему великолепное соотношение цены и производительности. Именно в этом году войдёт в строй ряд новых машин на базе AMD Rome в разных странах, от Великобритании до Финляндии или Люксембурга. Впервые за достаточно долгий период времени Intel придётся защищаться. Насколько успешной окажется эта защита в лице новых Xeon Cooper Lake (14 нм) и Ice Lake (10 нм), покажет время.

Во-вторых, нарастает давление со стороны архитектуры ARM. Она хотя и не обеспечивает серьёзных технических преимуществ перед x86 или POWER, является лицензируемой, что позволит создавать множество вариантов процессоров под конкретные задачи, но объединены они будут единой программной экосистемой. Жизнеспособность ARM на рынке HPC должен доказать японский проект Fugaku с проектной мощностью 400 Пфлопс, базирующийся на процессорах Fujitsu A64FX.

Также ожидается, что конкуренцию AMD Rome может составить и новый 7-нм процессор Marvell ThunderX3. Аналитики полагают, что поставки процессоров с архитектурой ARM для рынка HPC возрастут с 50 тысяч единиц в прошлом году до 233 тысяч в этом, 2020 году, а к 2024 году превысят 610 тысяч.

В секторе POWER пока остаётся один игрок, это по-прежнему IBM, несмотря на все усилия консорциума OpenPOWER. Хотя компания и готовит к выпуску процессоры POWER10, но, по всей видимости, они увидят свет только в 2021 году. Тем не менее, европейская лаборатория открытых архитектур (LOCA) выбрала OpenPOWER в качестве одной из трёх архитектур для создания высокопроизводительных процессоров. Двумя другими архитектурами, напомним, являются RISC-V и MIPS.

А вот в сегменте вычислительных ускорителей наблюдается настоящий бум разнообразия: здесь и различные китайские разработки вроде Sugon DCU и Matrix-3000, и самые разнообразные ИИ-ускорители, как, например, Intel Nervana, и решения на базе ПЛИС последнего поколения Intel и Xilinx.

Главной ускорительной платформой пока останутся потомки графических процессоров, но NVIDIA может быть потеснена на этом рынке AMD c её ускорителями Radeon Instinct. Характеристики у них весьма серьёзные: старшая модель MI60 развивает 7,4 Тфлопс на 64-битных вычислениях с плавающей запятой, несёт на борту 32 Гбайт быстрой памяти HBM2 и использует систему межсоединений Infinity Fabric со скоростью 200 Гбайт/с. Возможности Infinity Fabric будут протестированы Национальной лабораторией Ок-Риджа в экзафлопной системе Frontier.

А в Аргоннской национальной лаборатории будет запущена другая система экзафлопного класса, Aurora, в которой дебютируют ускорители Intel Xe, которые компания-разработчик позиционирует в качестве ответа NVIDIA V100 и T4. Впрочем, «зелёные» сдаваться не планируют и новая архитектура Ampere, которая также должна дебютировать в этом году, может вновь укрепить позиции NVIDIA.

Суммируя сказанное, можно с уверенностью заявить — 2020 год действительно станет годом разнообразия на рынке HPC. Подействовать это разнообразие должно благотворно: усилившаяся конкуренция приведёт к ускорению разработки новых, ещё более производительных решений, расширится выбор у производителей суперкомпьютеров, а учёные и инженеры получат ещё больше вычислительных мощностей для решения важных задач, стоящих перед человечеством.