Titan (superkomputer)

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii

Titan – superkomputer o mocy obliczeniowej 17,59 PFLOPS[1], wyprodukowany przez Cray Inc. i uruchomiony w październiku 2012[2] w Oak Ridge National Laboratory w USA. Od listopada 2012 do czerwca 2013 był najszybszym superkomputerem na świecie[3]. W czerwcu 2013 został prześcignięty przez wyprodukowany w Chinach superkomputer Tianhe-2[4]. W czerwcu 2016 powstał jeszcze szybszy komputer Sunway TaihuLight, co sprawiło, że Titan spadł na 3 miejsce. W 2017 roku spadł na pozycję 5 (wyprzedzony najpierw przez rozbudowany szwajcarski superkomputer Piz Daint, a następnie japoński rozbudowany Gyoukou) pozostając najszybszym superkomputerem w USA. Pozycję tę stracił już w kolejnym rankingu TOP500, w czerwcu 2018 roku, na rzecz superkomputera Summit[5].

Budowa[edytuj | edytuj kod]

Titan powstał w wyniku rozbudowy wcześniejszego superkomputera Jaguar, poprzez wyposażenie go w układy GPU[6][7]. Koszt rozbudowy wyniósł 97 milionów USD[8]. Większość tej kwoty wyłożył Departament Energii Stanów Zjednoczonych, część kosztów poniósł National Oceanic and Atmospheric Administration[9].

Rozbudowa Jaguara do Titana przebiegała w dwóch fazach. Pierwsza faza, zakończona w lutym 2012, obejmowała zastąpienie sześciordzeniowych procesorów AMD Opteron (po 2 na węźle) przez szesnastordzeniowe (1 na węzeł). Ta rozbudowa spowodowała zwiększenie liczby rdzeni z 224 256 do 299 008[10][10]. Jednocześnie została podwojona ilość pamięci RAM (z 300 do 600 TB), oraz rozbudowano sieć wewnętrzną[10]. 960 węzłów zostało dodatkowo wyposażone w akceleratory Fermi, tworząc prototypowy układ TitanDev, na którym testowano oprogramowanie pełnej wersji Titana. Ta faza rozbudowy zwiększyła moc obliczeniową Jaguara z 2,3 do 3,3 PFLOPS[10].

W drugiej fazie rozbudowy zastąpiono 18 688 serwerów kasetowych Cray XT5 serwerami XK7. Każdy zawiera szesnastordzeniowy procesor AMD Opteron 6274, 32 GB RAM oraz układ GPU Nvidia Tesla K20X[11][12]. Każdy układ K20X zawiera 2688 rdzeni CUDA[13]. Tym samym całkowity system zawiera 299 008 rdzeni procesorów oraz ponad 50 milionów rdzeni obliczeniowych CUDA. W odróżnieniu od systemów opartych na samych procesorach, większość obliczeń jest wykonywanych przez układy GPU, natomiast procesory odpowiadają głównie za przydzielanie zadań do GPU[12].

Titan zajmuje powierzchnię 404 m²[2][14] i ma zapotrzebowanie na prąd wynoszące 8,2 MW[1]. Wykorzystanie zasilania i chłodzenia używanego przez Jaguara umożliwiło zaoszczędzenie około 20 milionów USD w czasie budowy[9]. Jest zasilany napięciem 480 V, co pozwala na użycie cieńszych kabli zasilających[15]. W przypadku awarii zasilania, koło zamachowe z włókna węglowego może utrzymać zasilanie przez 16 sekund[16]. Jeśli utrata zasilania trwa dłużej niż 2 sekundy, uruchamiane są generatory diesla. Ich uruchomienie trwa około 7 sekund, a po tym czasie mogą one zasilać komputer dowolnie długo[16]. Procesory Titana są chłodzone powietrzem za pomocą radiatorów, a doprowadzane powietrze jest wcześniej schładzane za pomocą wody o temperaturze 5,5 °C[17].

Projekty badawcze[edytuj | edytuj kod]

Titan jest przeznaczony dla środowiska naukowego i wnioski o wykorzystanie jego czasu są recenzowane przez Oak Ridge Computing Leadership Facility (OCLF). W 2009 roku zgłoszono 50 takich wniosków, z których wybrano 6 na podstawie ich istotności oraz możliwości pełnego wykorzystania mocy obliczeniowej nowego systemu[14][18]. Kod programu dla każdego z tych projektów musiał zostać zmodyfikowany tak, aby móc wykorzystywać moc obliczeniową rdzeni GPU, ale żeby mógł być też uruchomiony na maszynach opartych o tradycyjne procesory, tak żeby nie był uzależniony od dostępności Titana[18].

Wśród 6 zaklasyfikowanych projektów znalazły się:

  • S3D – projekt symulacji procesu spalania w silnikach diesla działających na biopaliwach[18],
  • WL-LSMS – projekt symulacji oddziaływań pomiędzy elektronami i atomami w materiałach magnetycznych w temperaturach powyżej zera absolutnego[18],
  • Denovo – projekt symulacji reakcji jądrowych w celu zwiększenia efektywności i zmniejszenia ilości zanieczyszczeń w reaktorach jądrowych[14],
  • Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator (LAMMPS) – badanie zachowania cząsteczek za pomocą dynamiki molekularnej w skalach od atomowej do relatywistycznej, w celu głębszego zrozumienia zachowań półprzewodników, biomolekuł i polimerów[19],
  • CAM-SE – połączenie globalnego modelu atmosfery Community Atmosphere Model (CAM) z modelem dynamiki płynów High Order Method Modeling Environment, w celu stworzenia dokładniejszych modeli klimatycznych[18],
  • Non-Equilibrium Radiation Diffusion – badanie zachowania neutralnych cząstek dla zastosowań w fuzji jądrowej, dynamice płynów, diagnostyce obrazowej, reaktorach jądrowych, bateriach i silnikach spalinowych[18].

Przypisy[edytuj | edytuj kod]

  1. ↑ a b Titan – Cray XK7 , Opteron 6274 16C 2.200GHz, Cray Gemini interconnect, NVIDIA K20x. TOP500. [dostęp 2012-11-27]. (ang.).
  2. ↑ a b Shara Tibken: Titan supercomputer debuts for open scientific research. CNET, 29 października, 2012. [dostęp 2012-11-27]. (ang.).
  3. ↑ Oak Ridge Claims No. 1 Position on Latest TOP500 List with Titan. TOP500, 2012-11-12. [dostęp 2012-11-27]. (ang.).
  4. ↑ China’s Tianhe-2 Supercomputer Takes No. 1 Ranking on 41st TOP500 List. TOP500, 2013-06-17. [dostęp 2013-06-17]. (ang.).
  5. ↑ TOP 10 Sites for June 2018. TOP500, 2018-06. [dostęp 2019-05-30]. (ang.).
  6. ↑ Michael Feldman: GPUs Will Morph ORNL's Jaguar Into 20-Petaflop Titan. HPC Wire, 11 października, 2011. [dostęp 2012-11-27]. (ang.).
  7. ↑ Timothy Prickett Morgan: Oak Ridge changes Jaguar's spots from CPUs to GPUs. The Register, 2011-11-11. [dostęp 2012-11-27]. (ang.).
  8. ↑ Damon Poeter: Cray's Titan Supercomputer for ORNL Could Be World's Fastest. PC Magazine, 11 października, 2011. [dostęp 2012-11-27]. (ang.).
  9. ↑ a b Frank Munger: Titan's ready to roll; ORNL supercomputer may become world's No. 1. Knox News, 29 października, 2012. [dostęp 2012-11-27]. (ang.).
  10. ↑ a b c d ORNL Review Vol. 45. Oak Ridge National Laboratory, 2012. [dostęp 2012-11-27]. [zarchiwizowane z tego adresu (2013-03-04)]. (ang.).
  11. ↑ NVIDIA Unveils World's Fastest, Most Efficient Accelerators, Powers World's No. 1 Supercomputer. Nvidia. [dostęp 2012-11-27]. (ang.).
  12. ↑ a b ORNL Debuts Titan Supercomputer. Oak Ridge Leadership Computing Facility. [dostęp 2012-11-27]. (ang.).
  13. ↑ Michael Feldman: NVIDIA Unveils 1.3 Teraflop GPU for Supercomputing. hpcwire. [dostęp 2012-11-27]. (ang.).
  14. ↑ a b c Introducing Titan. Oak Ridge Leadership Computing Facility. [dostęp 2012-11-27]. (ang.).
  15. ↑ Anand Lal Shimpi: Inside the Titan Supercomputer. Anandtech, 31 października, 2012. [dostęp 2012-11-27]. (ang.).
  16. ↑ a b Oak Ridge National Laboratory Tour – Backup Power. Anandtech, 30 października, 2012. [dostęp 2012-11-27]. (ang.).
  17. ↑ Oak Ridge National Laboratory Tour – Cooling Requirements. Anandtech, 30 października, 2012. [dostęp 2012-11-27]. (ang.).
  18. ↑ a b c d e f TITAN: Built for Science. Oak Ridge Leadership Computing Facility. [dostęp 2012-11-27]. (ang.).
  19. ↑ Sergey Zybin: LAMMPS Molecular Dynamics Simulator. Sandia National Laboratories. [dostęp 2012-11-27]. (ang.).
Źródło: „https://pl.wikipedia.org/w/index.php?title=Titan_(superkomputer)&oldid=73202793”