Titan (superkomputer)

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacji, wyszukiwania
Superkomputer Titan w Oak Ridge National Laboratory

Titansuperkomputer 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 superkompuerem na świecie[3]. W czerwcu 2013 został prześcignięty przez wyprodukowany w Chinach superkomputer Tianhe-2[4].

Budowa[edytuj | edytuj kod]

Titan powstał w wyniku rozbudowy wcześniejszego superkomputera Jaguar, poprzez wyposażenie go w układy GPU[5][6]. Koszt rozbudowy wyniósł 97 milionów $[7][7]. Większość tej kwoty wyłożył Departament Energii Stanów Zjednoczonych, część kosztów poniósł National Oceanic and Atmospheric Administration[8].

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[9][9]. Jednocześnie została podwojona ilość pamięci RAM (z 300 do 600 TB), oraz rozbudowano sieć wewnętrzną[9]. 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[9].

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[10][11]. Każdy układ K20X zawiera 2688 rdzeni CUDA[12]. 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[11].

Titan zajmuje powierzchnię 404 m²[2][13] i zużywa 8,2 MW mocy[1]. Wykorzystanie zasilania i chłodzenia używanego przez Jaguara umożliwiło zaoszczędzenie około 20 milionów $ w czasie budowy[8]. Jest zasilany napięciem 480 V, co pozwala na użycie cieńszych kabli zasilających[14]. W przypadku awarii zasilania, koło zamachowe z włókna węglowego może utrzymać zasilanie przez 16 sekund[15]. 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[15]. Procesory Titana są chłodzone powietrzem za pomocą radiatorów, a doprowadzane powietrze jest wcześniej schładzane za pomocą wody o temperaturze 5,5 °C[16].

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[13][17]. 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[17].

Wśród 6 zaklasyfikowanych projektów znalazły się:

  • S3D – projekt symulacji procesu spalania w silnikach diesla działających na biopaliwach[17]
  • WL-LSMS – projekt symulacji oddziaływań pomiędzy elektronami i atomami w materiałach magnetycznych w temperaturach powyżej zera absolutnego[17],
  • Denovo – projekt symulacji reakcji jądrowych w celu zwiększenia efektywności i zmniejszenia ilości zanieczyszczeń w reaktorach jądrowych[13],
  • 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[18],
  • 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[17],
  • Non-Equilibrium Radiation Diffusion – badanie zachowania neutralnych cząstek dla zastosowań w fuzji jądrowej, dynamice płynów, diagnostyce obrazowej, reaktorach jądrowych, bateriach i silnikach spalinowych[17].

Przypisy

  1. 1,0 1,1 Titan – Cray XK7 , Opteron 6274 16C 2.200GHz, Cray Gemini interconnect, NVIDIA K20x (ang.). TOP500. [dostęp 2012-11-27].
  2. 2,0 2,1 Shara Tibken: Titan supercomputer debuts for open scientific research (ang.). CNET, 29 października, 2012. [dostęp 2012-11-27].
  3. Oak Ridge Claims No. 1 Position on Latest TOP500 List with Titan (ang.). TOP500, 2012-11-12. [dostęp 2012-11-27].
  4. China’s Tianhe-2 Supercomputer Takes No. 1 Ranking on 41st TOP500 List (ang.). TOP500, 2013-06-17. [dostęp 2013-06-17].
  5. Michael Feldman: GPUs Will Morph ORNL's Jaguar Into 20-Petaflop Titan (ang.). HPC Wire, 11 października, 2011. [dostęp 2012-11-27].
  6. Timothy Prickett Morgan: Oak Ridge changes Jaguar's spots from CPUs to GPUs (ang.). The Register, 2011-11-11. [dostęp 2012-11-27].
  7. 7,0 7,1 Damon Poeter: Cray's Titan Supercomputer for ORNL Could Be World's Fastest (ang.). PC Magazine, 11 października, 2011. [dostęp 2012-11-27].
  8. 8,0 8,1 Frank Munger: Titan's ready to roll; ORNL supercomputer may become world's No. 1 (ang.). Knox News, 29 października, 2012. [dostęp 2012-11-27].
  9. 9,0 9,1 9,2 9,3 ORNL Review Vol. 45 (ang.). Oak Ridge National Laboratory, 2012. [dostęp 2012-11-27].
  10. NVIDIA Unveils World's Fastest, Most Efficient Accelerators, Powers World's No. 1 Supercomputer (ang.). Nvidia. [dostęp 2012-11-27].
  11. 11,0 11,1 ORNL Debuts Titan Supercomputer (ang.). Oak Ridge Leadership Computing Facility. [dostęp 2012-11-27].
  12. Michael Feldman: NVIDIA Unveils 1.3 Teraflop GPU for Supercomputing (ang.). hpcwire. [dostęp 2012-11-27].
  13. 13,0 13,1 13,2 Introducing Titan (ang.). Oak Ridge Leadership Computing Facility. [dostęp 2012-11-27].
  14. Anand Lal Shimpi: Inside the Titan Supercomputer (ang.). Anandtech, 31 października, 2012. [dostęp 2012-11-27].
  15. 15,0 15,1 Oak Ridge National Laboratory Tour – Backup Power (ang.). Anandtech, 30 października, 2012. [dostęp 2012-11-27].
  16. Oak Ridge National Laboratory Tour – Cooling Requirements (ang.). Anandtech, 30 października, 2012. [dostęp 2012-11-27].
  17. 17,0 17,1 17,2 17,3 17,4 17,5 TITAN: Built for Science (ang.). Oak Ridge Leadership Computing Facility. [dostęp 2012-11-27].
  18. Sergey Zybin: LAMMPS Molecular Dynamics Simulator (ang.). Sandia National Laboratories. [dostęp 2012-11-27].