Автор работы: Пользователь скрыл имя, 17 Января 2012 в 14:50, реферат
Суперкомпьютер Roadrunner стал первым компьютером, преодолевшим рубеж производительности в 1 PFlop/s на тесте Linpack. Начиная с 31-ой редакции (июнь 2008 года), он возглавляет список TOP500 наиболее мощных компьютеров мира. Суперкомпьютер создан компанией IBM для Министерства Энергетики США и установлен в Лос-Аламосской национальной лаборатории в Нью-Мексико, США.
Общие сведения 2
Гибридная конструкция 2
Разработка 3
Архитектура 4
Процессоры 4
Opteron 4
PowerXCell 5
Программное обеспечение 9
Список литературы 10
Оглавление
Общие сведения 2
Гибридная конструкция 2
Разработка 3
Архитектура 4
Процессоры 4
Opteron 4
PowerXCell 5
Программное обеспечение 9
Список литературы 10
1. http://en.wikipedia.org/
2. http://parallel.ru/
3. http://www.lanl.gov/
Суперкомпьютер Roadrunner стал первым компьютером, преодолевшим рубеж производительности в 1 PFlop/s на тесте Linpack. Начиная с 31-ой редакции (июнь 2008 года), он возглавляет список TOP500 наиболее мощных компьютеров мира. Суперкомпьютер создан компанией IBM для Министерства Энергетики США и установлен в Лос-Аламосской национальной лаборатории в Нью-Мексико, США.
Суперкомпьютер Roadrunner построен по гибридной схеме из 6480 двухъядерных процессоров AMD Opteron и почти 12960 процессоров IBM Cell 8i в специальных блэйд-модулях TriBlade, соединенных с помощью коммуникационной сети Infiniband. Установка занимает площадь приблизительно 560 квадратных метров, и весит 226 тонн. Общее знергопотребление установки - 2.35 МВт, при этом энергоэффективность составляет 437 MFlop/s/Вт, благодаря чему Roadrunner является 4-м самым энергоэффективным суперкомпьютером в списке Green500. Стоимость IBM Roadrunner составила 133 миллиона долларов. Пиковая производительность суперкомпьютера составила 1.376 PFlop/s, производительность на тесте Linpack - 1.026 PFlop/s.
Министерство Энергетики использует RoadRunner для расчёта старения ядерных материалов и анализа безопастности и надёжности ядерного арсенала США. Также планируется использование суперкомпьютера для научных, финансовых, транспортных и аэрокосмических расчетов.
Roadrunner отличается от многих современных суперкомпьютеров тем, что это гибридная система, которая использует две разных архитектуры процессоров. Обычно суперкомпьютеры используют только одну архитектуру, так как такую конструкцию проще спроектировать, а также под неё проще разрабатывать программы. Для того же, чтобы реализовать весь потенциал Roadrunner, программное обеспечение должно быть написано специально для такой гибридной архитектуры. Гибридная конструкция состоит из двухъядерного серверного процессора Opteron, который производится компанией AMD с использованием стандартной архитектуры AMD64. К каждому ядру процессора Opteron подключается процессор PowerXCell 8i, который производится компанией IBM с использованием архитектуры Power и технологии Cell. Как суперкомпьютер, Roadrunner можно считать кластером процессоров Opteron с ускорителями Cell, так как каждый узел состоит из ускорителя Cell, подключённого к ядру процессора Opteron, а процессоры Opteron соединены друг с другом.
Roadrunner
был в разработке начиная с 2002 года, а начал
использоваться в 2006 году. Из-за новой,
не применяемой ранее конструкции, и сложности
построения, он разрабатывался в 3 этапа
и начал полноценно функционировать аж
в 2008 году.
1-й этап
Первым
этапом разработки суперкомпьютера Roadrunner
было создание обычного (хотя и достаточно
большого) кластера, построенного на процессорах
Opteron, и в то же время оценка возможности
в дальнейшем конструировать и программировать
будущую гибридную версию. Во время первого
этапа Roadrunner достигал производительности
в 71 терафлоп и полноценно использовался
в Национальной Лаборатории Лос Аламоса
для прогрессивного моделирования оружия
с 2006 года. Даже если бы Roadrunner не получил
зелёный свет для перехода ко 2-му этапу
разработки, в своём состоянии после 1-го
этапа он всё равно был бы мощнейшим суперкомпьютером
и в своё время занял бы место в десятке
самых быстрых компьютеров.
2-й этап
2-й
этап, также известный как “AAIS” (Advanced
Architecture Initial System) – исходная система с
усовершенствованной архитектурой –
включала создание малой гибридной версии
завершённой системы с использованием
старой версии процессора Cell. На этом этапе
суперкомпьютер использовался для создания
прототипов приложений для гибридной
архитектуры. 2-й этап завершился в январе
2007.
3-й этап
Целью 3-го этапа было достижение устойчивой производительности свыше 1 петафлопа. В новой конструкции суперкомпьютера появились дополнительные узлы процессоров Opteron, а также новые процессоры PowerXCell. Процессоры PowerXCell в 5 раз мощнее процессоров Cell, которые использовались на 2-м этапе. Roadrunner 3-го этапа конструировался в полном масштабе на заводе IBM Poughkeepsie, в Нью Йорке, где он побил барьер в 1 петафлоп во время 4-го запуска 25-го мая 2008 года. Завершённая система была транспортирована на своё постоянное местоположение в Нью Мексико летом 2008 года, где была произведена окончательная настройка приложений, которая длилась до средины 2009 года.
Roadrunner уникален благодаря своей гибридной архитектуре с использованием двух разных моделей процессоров.
AMD Opteron 2210 частотой 1,8 ГГц. Каждый из процессоров этой модели имеет по 2 ядра общего назначения. Opteron используется как в вычислительных узлах, где он питает процессоры Cell данными, так и в коммуникационных узлах и узлах системных операций, где он передаёт данные между вычислительными узлами и помогает операторам управлять системой. Roadrunner имеет всего 6,912 процессоров Opteron (6,480 вычислительных, 432 операционных), или (12,960+864) 13,824 ядер.
IBM PowerXCell 8i, частотой 3,2 ГГц. Каждый из этих процессоров имеет одно ядро общего назначения, и восемь ядер специального назначения для операций над числами с плавающей точкой. Roadrunner имеет всего 12,960 процессоров PowerXCell, с 12,960 ядрами общего назначения и 103,680 ядрами специального назначения, в сумме 116,640 ядер.
Количество ядер
В списке Top500 сказано, что Roadrunner имеет 122,400 ядра. Важно знать, какие ядра входят в это суммарное количество.
13,824 ядер Opteron + 116,640 ядер Cell = 130,464 ядер всего в вычислительных и операционных узлах.
Это число больше того, которое указано в Top500. Оказывается, во время оценки производительности с помощью LINPACK Roadrunner использовал только 17 объединённых модулей (Connected Unit) , и ядра в операционных и коммуникационных узлах не учитывались (они не участвовали в тесте).
Схематическое описание блейд-модуля TriBlade
Логически блэйд-модуль TriBlade состоит из четырёх ядер Opteron, четырёх PowerXCell 8i процессоров, 16 Гбайт памяти для Opteron и 16 Гбайт памяти для Cell. Физически TriBlade состоит из одной платы LS21, платы расширения и двух плат QS22. LS21 содержит два двухъядерных процессора Opteron с 16 Гбайт памяти, по 4 Гбайт на ядро. Каждая плата QS22 содержит два процессора PowerXCell 8i и 8 Гбайт памяти, по 4 Гбайт на каждый процессор. Плата расширения соединяет QS22 через четыре разъёма PCI x8 с LS21, по два разъёма на QS22. Также она обеспечивает подключение Infiniband 4x DDR. В результате один блэйд-модуль TriBlade занимает четыре слота, и три TriBlades помещаются в шасси BladeCenter H.
Объединённый модуль - это 60 шасси BladeCenter H с установленными блэйд-модулями TriBlades, всего 180 TriBlades. Все TriBlades подсоединены к 288-портовому маршрутизатору Voltaire ISR2012 Infiniband. Каждый объединённый модуль также подсоединён к файловой системе Panasas через 12 серверов System x3755.
Системная информация по объединённому модулю:
Структурная схема многоуровневого строения кластера суперкомпьютера Roadrunner
Кластер собран из 18 объединённых модулей, соединённых через восемь дополнительных (второго уровня) маршрутизаторов ISR2012. Каждый объединённый модуль подсоединён через 12 каналов к каждому маршрутизатору, суммарно получается 96 соединений.
Суммарная информация по системе:
Roadrunner
работает под управлением Red Hat Enterprise Linux
и управляется при помощи программного
обеспечения xCAT.