Институт программных систем Российской академии наук С.М. Абрамов, В.Ф. Заднепровский, А.Б. Шмелев, А.А. Московский Институт программных систем РАН 23. - презентация

1 Институт программных систем Российской академии наук С.М. Абрамов, В.Ф. Заднепровский, А.Б. Шмелев, А.А. Московский Институт программных систем РАН 23 апреля 2009 г. Москва, ИСП РАН СуперЭВМ Ряда 4 семейства СКИФ

2 Институт программных систем Российской академии наук Суперкомпьютерные программы «СКИФ» и «СКИФ- ГРИД». СуперЭВМ семейства «СКИФ»

3 Институт программных систем РАН Программа «СКИФ-ГРИД» Программы «СКИФ» и «СКИФ-ГРИД» Заказчики-координаторы НАН Беларуси Агентство «Роснаука» Головные исполнители Объединенный институт проблем информатики НАН Беларуси Институт программных систем РАН Исполнители «СКИФ» организаций Беларуси и России «СКИФ-ГРИД» организаций Беларуси и России : 5 суперЭВМ семейства «СКИФ» в рейтинге Top декабря 2013 г. СКИФ-ГРИД © 2009 Все права защищены Слайд 3

4 Институт программных систем РАН Программа «СКИФ-ГРИД» «СКИФ»: Комплексный подход Единая концепция создания изделий семейства «СКИФ» и широкий спектр моделей семейства, возможность подбора конфигурации, оптимальной для заданного применения. Комплекс мероприятий: разработка аппаратных средств; разработка системного программного обеспечения; разработка инструментальных средств и законченных (пилотных) прикладных систем; подготовка и переподготовка кадров; единое информационное пространство Программы 12 декабря 2013 г. СКИФ-ГРИД © 2009 Все права защищены 4

5 Институт программных систем РАН Программа «СКИФ-ГРИД» Комплект ПО суперкомпьютеров «СКИФ» системное ПО системное ПО: операционная система; базовые библиотеки поддержки параллельного счета; файловые системы; системы очередей, мониторинга и управления; стандартные системы программирования C, C++, Fortran; и т. п. средства разработки параллельных программ средства разработки параллельных программ программные системы, инструментальные средства и библиотеки: Grace, Open TS, MIRACLE и др.; два десятка параллельных прикладных систем два десятка параллельных прикладных систем для различных областей. 12 декабря 2013 г. Слайд 5 СКИФ-ГРИД © 2009 Все права защищены

6 Институт программных систем Российской академии наук СуперЭВМ семейства «СКИФ» Ряд 1, 2 и 3

7 Институт программных систем РАН Программа «СКИФ-ГРИД» Суперкомпьютеры семейства «СКИФ» Ряд 1–4 Ряд Годы и пиковая произв-ть ядер CPU/ разряд. Сетевые решения Форм- фактор CPU/U Примечание – –500 GFlops 1/32 FastEth, SCI (2D-тор), Myrinet 4U–1U 0.5–2 Отечественный SCI (2D-тор) – – 5 Tflops 1/ 32–64 GB Eth, SCI (3D-тор), InfiniBand 1U, HyperBld. 2 ServNet v.1, v.2 Ускорители: FPGA, ОВС –2008 5–150 Tflops 2–4/64 GB Eth InfiniBand DDR 1U, blades 2–4 ServNet v.3 воздухвода фреон – –5 Pflops 4–8/64 InfiniBand QDR, отечественная сеть (3D-тор) плотные blades 10.7 Ускорители: FPGA, GPU, МЦОС, Cell 12 декабря 2013 г. СКИФ-ГРИД © 2009 Все права защищены Слайд 7

8 Институт программных систем РАН Программа «СКИФ-ГРИД» Суперкомпьютеры семейства «СКИФ» Ряд декабря 2013 г. СКИФ-ГРИД © 2009 Все права защищены Слайд 8 Ряд 1 (2000–2003) 2000: СКИФ Первенец 0.02/ : СКИФ ВМ / : СКИФ ЕС /.023 Ряд 2 (2003–2007) 2003: СКИФ Т-Forge / : СКИФ К / : СКИФ К /2.03 Ряд 3 (2007–2008) 2007: СКИФ Cyberia 12/ : СКИФ Урал 15.94/ : СКИФ МГУ 60/47.17

9 Семейство суперЭВМ «СКИФ»: Ряды 1, 2, 3 и 4 Ряд 1 Ряд 2 Ряд 3 Ряд Gflops СКИФ К Gflops СКИФ К Gflops Первенец-М 26 Gflops ВМ Gflops Первенец Tflops СКИФ МГУ 12.2 Tflops СКИФ Урал 9 Тflops СКИФ Cyberia 1 кв.2012 СКИФ П~5.0 3 кв СКИФ П кв СКИФ П-0.5 Сделано: Ряды 1–3 Ближайшие планы: Ряд 4 Linpack Слайд 9

10 Институт программных систем Российской академии наук Отечественные СуперЭВМ почему это важно? В чем заграница нам не поможет?

11 Институт программных систем РАН Программа «СКИФ-ГРИД» Единственный способ победить в конкуренции –– обогнать в вычислениях «Технологии, таланты и деньги доступны многим странам. Поэтому США стоит перед лицом непредсказуемых зарубежных экономических конкурентов. Страна, желающая победить в конкуренции, должна победить в вычислениях». Deborah Wince-Smith, Президент Совета по конкурентоспособности США. With technology, talent and capital now available globally, the U.S is facing unprecedented economic competition from abroad. The country that wants to out compete must out-compute, –– Deborah Wince-Smith, President of the Council on Competitiveness. 12 декабря 2013 г. СКИФ-ГРИД © 2009 Все права защищены Слайд 11

12 Институт программных систем РАН Программа «СКИФ-ГРИД» Уровень вычислений уровень конкурентоспособности 12 декабря 2013 г. Слайд 12 СКИФ-ГРИД © 2009 Все права защищены

13 Институт программных систем Российской академии наук 2008–2010: Ряд 4 семейства суперЭВМ «СКИФ»

14 Институт программных систем РАН Программа «СКИФ-ГРИД» Ряд 4. Цели разработки (редакция 2004 года) Сверхплотная упаковка Задержка низкая «+» Надежность высокая «+» (меньше кабелей) Высокая плотность тепловыделения? Охлаждение жидкостью! Низкая стоимость владения «+» Высокая надежность охлаждения «+» Высокая надежность системы «+» (нет механически подвижных частей) Мощная отечественная системная сеть (interconnect) Новый подход к мониторингу и управлению суперЭВМ Гибридные вычислительные узлы, ускорители 12 декабря 2013 г. Слайд 14 СКИФ-ГРИД © 2009 Все права защищены

15 Институт программных систем РАН Программа «СКИФ-ГРИД» Характеристики СКИФ 4-го поколения (2009 г.) Универсальная Архитектура Сети: Отечественная сеть 3D Тор: малые времена обмена сообщениями, большая пропускная способность Коммутируемая сеть Infiniband Сеть глобальной синхронизации узлов (тик, семафоры/барьеры, и пр.) 3 независимых сети мониторинга и управления Высокая плотность: более 10 CPU в 1U Передовое жидкостное охлаждение – отказоустойчивость и рекордно низкая стоимость владения Высокая надежность за счет полного отсутствия движущихся частей Гибридные вычисления – ускорители на ПЛИС 12 декабря 2013 г. Слайд 15 СКИФ-ГРИД © 2009 Все права защищены

16 Институт программных систем РАН Программа «СКИФ-ГРИД» Почему вода? (для охлаждения суперкомпьютера) Столько воздуха? = Столько воды? Сравните теплоемкости! 12 декабря 2013 г. Слайд 16 СКИФ-ГРИД © 2009 Все права защищены 4x4x

17 Институт программных систем РАН Программа «СКИФ-ГРИД» Источник: hightech.lbl.gov/presentations/Dominguez/5_LiquidCooling_ ppt Градирня Воздух Чиллер Воздушное охлаждение: 1000KW потребление Затраты на охлаждение = 770KW Водяное охлаждение: 1000KW потребление Затраты на охлаждение = KW Преимущества жидкостного охлаждения 2--3-х кратная экономия на охлаждении суперкомпьютера

18 Институт программных систем РАН Программа «СКИФ-ГРИД» Шасси Шкаф Система СКИФ Узел Архитектура системы СКИФ Backplane & управляющий узел Сервис СКИФ ПО Альт-Линукс Прикладное и системное ПО СКИФ

19 Институт программных систем РАН Программа «СКИФ-ГРИД» Архитектура узла СКИФ 4/Н Мост Ввода-Вывода Процессор Intel Xeon Процессор Intel Xeon Процессор Intel Xeon Процессор Intel Xeon Инфинибанд FPGA Сеть синхронизации QPI PCIеxpress (2 поколения) 3D Тор Ускоритель алгоритмов Сеть 3D Тора 60 Гбит/с X Y Z Сеть синхронизации ПЛИС QDR Infiniband 40 Гбит/с 12 декабря 2013 г. Слайд 19 СКИФ-ГРИД © 2009 Все права защищены

20 Институт программных систем РАН Программа «СКИФ-ГРИД» Модуль-плата узла СКИФ 4/Н и СКИФ 4/В 12 декабря 2013 г. Слайд 20 СКИФ-ГРИД © 2009 Все права защищены *ПаВТ*.ppt

21 Институт программных систем РАН Программа «СКИФ-ГРИД» Шасси в деталях 12 декабря 2013 г. СКИФ-ГРИД © 2009 Все права защищены Слайд 21

22 Институт программных систем РАН Программа «СКИФ-ГРИД» Шасси в деталях 12 декабря 2013 г. СКИФ-ГРИД © 2009 Все права защищены Слайд 22

23 Институт программных систем РАН Программа «СКИФ-ГРИД» Шасси в деталях 12 декабря 2013 г. СКИФ-ГРИД © 2009 Все права защищены Слайд 23

24 Институт программных систем РАН Программа «СКИФ-ГРИД» Решение СКИФ П-0.5 (500 Tflops)

25 Институт программных систем РАН Программа «СКИФ-ГРИД» Плата электропитания для СКИФ 4/Н и СКИФ 4/В 12 декабря 2013 г. СКИФ-ГРИД © 2009 Все права защищены Слайд 25

26 Институт программных систем РАН Программа «СКИФ-ГРИД» Корневая плата шасси для СКИФ 4/Н и СКИФ 4/В 12 декабря 2013 г. СКИФ-ГРИД © 2009 Все права защищены Слайд 26

27 Институт программных систем РАН Программа «СКИФ-ГРИД» Спектр продуктов СКИФ Ряда 4 Компоненты СКИФ Платы, модули, шасси Программное обеспечение Системное и прикладное Решения Под ключ Сервис 12 декабря 2013 г. Слайд 27 СКИФ-ГРИД © 2009 Все права защищены

28 Институт программных систем РАН Программа «СКИФ-ГРИД» СКИФ 4/Н сегодня 24 ТФЛОПС/шкаф 0.25 ГФЛОПС/Ватт СКИФ 4/В 1.5х больше ТФЛОПС/шкаф и ГФЛОПС/Ватт СКИФ 4/С 4х больше ТФЛОПС/шкаф и ГФЛОПС/Ватт СКИФ 4/П 8х больше ТФЛОПС/шкаф и ГФЛОПС/Ватт Планы развития систем СКИФ Ряда декабря 2013 г. Слайд 28 СКИФ-ГРИД © 2009 Все права защищены

29 Институт программных систем РАН Программа «СКИФ-ГРИД» Партнерская программа «СКИФ» строительных блоки решений суперЭВМ Ряда 4 семейства «СКИФ» доступны для всех отечественных компаний «Партнер» технологий «СКИФ-ГРИД» для создателей уникальных программно-аппаратных решений компонент и блоков, созданных по программе «СКИФ-ГРИД»; «Провайдер» продуктов, услуг и компонентов, создаваемых в рамках «СКИФ-ГРИД» 12 декабря 2013 г. СКИФ-ГРИД © 2009 Все права защищены Слайд 29

30 Институт программных систем РАН Программа «СКИФ-ГРИД» Выводы и заключение Развитие суперкомпьютерной отрасли жизненно важная задача государства. И заграница нам не поможет Суперкомпьютеры «СКИФ» передовые полностью отечественные суперкомпьютеры Ряд 4 семейства суперЭВМ «СКИФ» инновации и задел на несколько лет «СКИФ» доступен широкому кругу российских сборщиков и интеграторов 12 декабря 2013 г. СКИФ-ГРИД © 2009 Все права защищены Слайд 30 Присоединяйтесь!

31 Институт программных систем Российской академии наук Спасибо за внимание!