Барселона Суперкомпьютері: MareNostrum туралы мәліметтер

Кіріспе

Барселона суперкомпьютерлік орталығындағы суперкомпьютер

MareNostrum (, ˌmaɾeˈnostɾun) – Барселона суперкомпьютерлік орталығының басты суперкомпьютері. Бұл Испаниядағы ең қуатты суперкомпьютер, Испания суперкомпьютерлік желісіндегі он үш суперкомпьютердің бірі және Еуропадағы жоғары деңгейлі есептеу технологиялары серіктестігі PRACE (Partnership for Advanced Computing in Europe) еуропалық инфрақұрылымының жеті суперкомпьютерінің бірі. MareNostrum SUSE Linux 11 SP3 жүйесінде жұмыс істейді. Оның ауданы 180 м² (баскетбол алаңының жартысынан кем). Суперкомпьютер адам геномын зерттеу, ақуыз зерттеу, астрофизикалық модельдеу, ауа райын болжау, геологиялық немесе геофизикалық модельдеу және жаңа дәрілерді әзірлеу мақсатында қолданылады. Ол 2005 жылдың 12 сәуірінде алғаш рет қосылды және ұлттық және халықаралық ғылыми қауымдастыққа қолжетімді. Mare Nostrum ("біздің теңізіміз") – римдіктердің Жерорта теңізіне берген атауы. Суперкомпьютер Испанияның Барселона қаласындағы Каталония политехникалық университетінің Torre Girona бұрынғы шіркеуінде орналасқан.

MareNostrum 5 (қазандық)

2019 жылдың шілдесінде EuroHPC бірлескен кәсіпорны Еуропалық Комиссия тарапынан ілгерілетіп отырған жоғары қуатты суперкомпьютерлер желісінде экзамасштабқа дейінгі суперкомпьютерді орналастыратын ұйымдардың бірі ретінде Барселона суперкомпьютерлік орталығын таңдады. МареНостр 5 2020 жылдың 31 желтоқсанында пайдалануға беріледі деп жоспарланған, бірақ оның құрылысы 2023 жылдың желтоқсанына дейін кейінге шегерілді. Оған еуропалық суперкомпьютерлік технологияларды сынау және дамытуға арналған тәжірибелік платформа да кіреді.

MareNostrum 4 (Ауыл шаруашылығы)

MareNostrum 4 әлемдегі ең әртүрлі және, мүмкін, ең қызықты суперкомпьютер деп есептеледі, себебі суперкомпьютер толық орнатылғаннан кейін оның архитектурасының алуан түрлілігі болады. Оның жалпы жылдамдығы 13,7 петафлопсқа жетеді. Онда 14 петабайт (14 миллион гигабайт) дерек сақтауға арналған бес сақтау тірегі бар. Жоғары жылдамдықты Omnipath желісі суперкомпьютердің барлық компоненттерін бір-бірімен байланыстырады. Суперкомпьютер екі бөлек бөлімнен тұрады: жалпы мақсаттағы блок және жаңа технологиялар блогы. Жалпы мақсаттағы блок 48 тіректе 3456 Lenovo ThinkSystem SD530 есептеу түйінін қамтиды. Әрбір түйінде екі Intel Xeon Platinum чипі бар, әрқайсысында 24 процессордан бар, жалпы саны 165 888 процессор және 390 терабайт негізгі жад. Оның ең жоғары өнімділігі 11,15 петафлопс. Өнімділігі бұрынғы MareNostrum 3-тен 10 есе жоғары болғанымен, электр энергиясын тұтыну тек 30%-ға, 1,3 МВт-қа артты. Жаңа технологиялар блогы үш түрлі технологиядан тұрады, олар нарықта қолжетімді болған сайын енгізіліп, жаңартылатын болады. Бұл технологиялар қазір АҚШ және Жапонияда жаңа буын экзамасштапты суперкомпьютерлердің пайда болуын үдету үшін әзірленуде. Олар былай: IBM POWER9 және NVIDIA Volta GPU-дан тұратын кластер, есептеу қуаты 1,5 петафлоптан асады. IBM және NVIDIA осы процессорларды Summit және Sierra суперкомпьютерлерінде пайдаланады, олар АҚШ Энергетика министрлігі Oak Ridge және Lawrence Livermore Ұлттық зертханалары үшін тапсырыс берген. AMD Rome процессорлары мен AMD Radeon Instinct MI50-ден тұратын кластер. Бұл машинада 2021 жылы ORNL-де орнатылатын Frontier суперкомпьютеріне ұқсас процессор мен үдеткіш болады. Машинаның есептеу қуаты 0,52 петафлоп/с. Жапондық Post K суперкомпьютерінің ең озық технологияларын пайдалана отырып, прототиптік машинада 64 биттік ARMv8 процессорларынан құралған кластер. Есептеу қуаты 0,65 петафлоп/с-тан жоғары. Осы жаңа технологияларды MareNostrum 4-ке кезең-кезеңмен енгізудің мақсаты – BSC-ге алдағы бірнеше жылдағы ең озық технологиялық жетістіктермен тәжірибе жасауға және олардың MareNostrum-ның болашақ нұсқаларына сәйкес келуін бағалауға мүмкіндік беру. MareNostrum 4 14 петабайт сақтау сыйымдылығына ие және 24,6 петабайт жалпы сыйымдылығы бар BSC-нің үлкен деректер орталықтарына қосылған. Өз алдыңғылары сияқты, MareNostrum 4 де RedIRIS және GÉANT желілері арқылы Еуропаның ғылыми-зерттеу орталықтарымен және университеттерімен байланысады.

MareNostrum 4 has been dubbed the most diverse and likely the most interesting supercomputer in the world thanks to the heterogeneity of the architecture it will include once the installation of the supercomputer is complete. Its total speed will be 13.7 petaflops. It has five storage racks with the capacity to store 14 petabytes (14 million gigabytes) of data. A high speed Omnipath network connects all the components in the supercomputer to one another. The supercomputer includes two separate parts: a general purpose block and a block featuring emerging technologies. The general purpose block has 48 racks with 3,456 Lenovo ThinkSystem SD530 compute nodes. Each node has two Intel Xeon Platinum chips, each with 24 processors, amounting to a total of 165,888 processors and main memory of 390 terabytes. Its peak performance is 11.15 petaflops. While its performance is 10 times greater than its predecessor, MareNostrum 3, its electricity consumption only increased by 30% to 1.3 MW. The block of emerging technologies is formed of clusters of three different technologies, which will be incorporated and updated as they become available on the market. These technologies are currently being developed in the United States and Japan to speed up the arrival of the new generation of pre exascale supercomputers. They are as follows:

Cluster comprising IBM POWER9 and NVIDIA Volta GPUs, with a computational capacity of over 1.5 petaflops. IBM and NVIDIA will use these processors for the Summit and Sierra supercomputers that the US Department of Energy has ordered for its Oak Ridge and Lawrence Livermore National Laboratories. Cluster made up of AMD Rome processors and AMD Radeon Instinct MI50. The machine will have a processor and accelerator similar to the Frontier supercomputer that will be installed in 2021 at ORNL. The computing power of the machine will be 0.52 Petaflop/s. Cluster formed of 64 bit ARMv8 processors in a prototype machine, using state of the art technologies from the Japanese Post K supercomputer. Computing power over 0.65 Petaflop/s. The aim of gradually incorporating these emerging technologies into MareNostrum 4 is to allow BSC to experiment with what are expected to be the most advanced technological developments over the next few years and evaluate their suitability for future iterations of MareNostrum. MareNostrum 4 has a disk storage capacity of 14 petabytes and is connected to BSC’s big data facilities, which have a total capacity of 24.6 petabytes. Like its predecessors, MareNostrum 4 will also be connected to European research centres and European universities via the RedIRIS and GÉANT networks.

MareNostrum 3 (қазандық)

Алдыңғы нұсқасы MareNostrum 3, 3,056 IBM iDataPlex DX360M4 есептеу торабынан тұрды, жалпы саны 48,896 физикалық Intel Sandy Bridge ядросы 2,6 ГГц жылдамдықта жұмыс істеді, сондай-ақ 42 тораптан 84 Xeon Phi 5110P болды. MareNostrum 3 есептеулерге арналған 36 сөреге ие болды. Жалпы, әр сөреде 1344 ядро және 2688 ГБ жад болды. Әрбір IBM iDataPlex Compute сөресі 84 IBM iDataPlex dx360 M4 есептеу торабынан және төрт Mellanox 36 портты FDR10 IB коммутаторынан құралды. dx360 M4 есептеу түйіндері 42 2U шассиден тұратын екі бағанға топтастырылған 2U шассиге орналастырылды. MareNostrum 3 есептеу тораптары негізінен жоғары өткізгіштік пен төмен жауап уақыты бар InfiniBand FDR10 желісі арқылы байланысты. Әр түрлі тораптар оптикалық талшық кабельдері және Mellanox 648 портты FDR10 Infiniband Core Switch арқылы өзара байланысты болды. Бұған қоса, Гигабит Ethernet адаптерлерінен тұратын дәстүрлі жергілікті желі де болды.

MareNostrum 2 (Ауыл шаруашылығы)

Бұл ескі нұсқалар PowerPC 970MP процессорларымен және 20 ТБ жүйелік жадысы бар 2560 IBM BladeCenter JS21 түйіндері негізінде құрылған.

Зерттеу салалары

MareNostrum 4 суперкомпьютері климаттық өзгерістерді болжаудан, биомеханикаға және үлкен деректерді талдауға дейін әртүрлі ғылыми зерттеулерде пайдаланылады.

Атмосфера құрамы

Осы саладағы кейбір жобалар ауа сапасын зерттеуге және ауа сапасы модельдерін әзірлеуге бағытталған, бұл ауа сапасын анықтайтын көздер мен процестерді анықтауға, сондай-ақ ластану эпизодтарын болжауға мүмкіндік береді. Тағы бір жоба аэрозольдарды және олардың атмосфералық жүйемен өзара әрекеттесуін, күн сәулесін тарату және сіңіру арқылы зерттеуде. Осы санаттағы көптеген жобалардың арасында, кейбіреулері ақылды қалаларды, көлікті және адам денсаулығын жақсартуға бағытталған.

Үлкен деректер

Бұл зерттеу бағыты адамдардың компьютерлермен өзара әрекеттесуін зерттейтін жобаларды, сондай-ақ үлкен көлемдегі деректерді талдау және зерттеуге арналған визуалды және алгоритмдік құралдарды жасауға бағытталған жұмыстарды қамтиды.

Биоинформатика

Бұл саладағы маңызды жобалардың бірі – үлкен көлемдегі клиникалық және модельдеу деректерін біріктіру, сақтау және тарату.

Биомеханика

Бұл санаттағы жобалар қан айналым немесе тыныс алу жүйелерін модельдеуді қамтиды.

Климатты болжау

Бұл саладағы жобалар ауыл шаруашылығы және су ресурстарын басқару, мұхиттарды болжау, тропикалық дауылдарды зерттеу, сондай-ақ жел турбиналарын орналастыру үшін ең қолайлы жерлерді анықтауға қатысты қызметтерді қамтиды.

Бұлтты есептеу

Қазіргі уақытта осы саладағы жобалар энергия информатикасы және деректер орталықтарын оңтайландыруға шоғырланған.

Білім

Білім берудегі ең жақсы тәжірибелерді талдау.

Инженерлік симуляциялар

Жобаларға ластаушы шығарындыларды азайту, дәрі-дәрмектерді әзірлеу және сұйық механикасы есептеулеріне көмектесу сияқты жұмыстар кіреді.

Геофизика

Іс-шараларға жер сілкінісін модельдеу, Жер бетінің аса терең қабаттарындағы сұйықтықтарды анықтау және планетамыздың беткі қабатының қасиеттерін талдау кіреді.

Әлеуметтік симуляциялар

Бұл саладағы зерттеулер мәдени эволюцияны, энергия тиімділігін немесе ақылды және төзімді қалаларды дамыту үшін қоғамдық қауіпсіздікті, сондай-ақ адамдар тобын зерттеуді қамтиды.