Введение
Суперкомпьютер в Барселонском суперкомпьютерном центре
MareNostrum (ˌmaɾeˈnostɾun) — главный суперкомпьютер в Барселонском суперкомпьютерном центре. Это самый мощный суперкомпьютер в Испании, один из тринадцати суперкомпьютеров в Испанской сети суперкомпьютеров и один из семи суперкомпьютеров европейской инфраструктуры PRACE (Партнерство для передовых вычислений в Европе). MareNostrum работает на SUSE Linux 11 SP3. Он занимает 180 м² (меньше половины баскетбольной площадки). Суперкомпьютер используется в исследованиях генома человека, исследовании белков, астрофизическом моделировании, прогнозировании погоды, геологическом или геофизическом моделировании и разработке новых лекарственных препаратов. Он был впервые запущен 12 апреля 2005 года и доступен для национального и международного научного сообщества. Mare Nostrum ("наше море") — римское название Средиземного моря. Суперкомпьютер размещен в бывшей часовне Torre Girona при Политехническом университете Каталонии в Барселоне, Испания.
Мареностр 5
В июле 2019 года совместное предприятие EuroHPC выбрало Барселонский суперкомпьютерный центр одним из учреждений, которые будут размещать суперкомпьютер уровня преэксаскаль в сети высокопроизводительных суперкомпьютеров, продвигаемой Европейской комиссией. Изначально ожидалось, что MareNostrum 5 будет введен в эксплуатацию 31 декабря 2020 года, но его развертывание было отложено до декабря 2023 года. Он будет включать в себя экспериментальную платформу, предназначенную для тестирования и разработки европейских суперкомпьютерных технологий.
Мареностр 4
MareNostrum 4 был назван самым разнообразным и, вероятно, самым интересным суперкомпьютером в мире благодаря гетерогенности архитектуры, которую он получит после завершения установки. Его общая производительность составит 13,7 петафлопс. Он оснащен пятью стойками хранения данных общей емкостью 14 петабайт (14 миллионов гигабайт). Высокоскоростная сеть Omnipath соединяет все компоненты суперкомпьютера между собой. Суперкомпьютер состоит из двух отдельных частей: блок общего назначения и блок, демонстрирующий передовые технологии. Блок общего назначения включает 48 стоек с 3456 вычислительными узлами Lenovo ThinkSystem SD530. Каждый узел оснащен двумя чипами Intel Xeon Platinum, каждый из которых содержит 24 процессора, что в сумме составляет 165 888 процессоров и 390 терабайт оперативной памяти. Его пиковая производительность составляет 11,15 петафлопс. Несмотря на то, что его производительность в 10 раз выше, чем у предшественника MareNostrum 3, потребление электроэнергии увеличилось всего на 30% – до 1,3 МВт. Блок передовых технологий состоит из кластеров, основанных на трех различных технологиях, которые будут интегрироваться и обновляться по мере их появления на рынке. Эти технологии в настоящее время разрабатываются в США и Японии для ускорения создания нового поколения суперкомпьютеров уровня pre-exascale. Они следующие:
Кластер, включающий IBM POWER9 и графические процессоры NVIDIA Volta, с вычислительной мощностью более 1,5 петафлопс. IBM и NVIDIA будут использовать эти процессоры в суперкомпьютерах Summit и Sierra, заказанных Министерством энергетики США для Национальных лабораторий Oak Ridge и Lawrence Livermore. Кластер, построенный на процессорах AMD Rome и графических ускорителях AMD Radeon Instinct MI50. Эта машина будет иметь процессор и ускоритель, аналогичные суперкомпьютеру Frontier, который будет установлен в 2021 году в ORNL. Вычислительная мощность машины составит 0,52 петафлопс/с. Кластер, состоящий из 64-битных процессоров ARMv8 в прототипной машине, использующий передовые технологии японского суперкомпьютера Post K. Вычислительная мощность – более 0,65 петафлопс/с. Цель постепенного внедрения этих передовых технологий в MareNostrum 4 – предоставить BSC возможность экспериментировать с наиболее перспективными технологическими разработками ближайших лет и оценить их применимость для будущих версий MareNostrum. MareNostrum 4 имеет дисковое хранилище емкостью 14 петабайт и подключен к инфраструктуре больших данных BSC, общая емкость которой составляет 24,6 петабайт. Как и его предшественники, MareNostrum 4 также будет подключен к европейским исследовательским центрам и университетам через сети RedIRIS и GÉANT.
Мареностр 3
Предыдущая версия, MareNostrum 3, состояла из 3056 вычислительных узлов IBM iDataPlex DX360M4, в общей сложности 48 896 физических ядер Intel Sandy Bridge, работающих на частоте 2,6 ГГц, и 84 процессоров Xeon Phi 5110P в 42 узлах. В MareNostrum 3 было 36 стоек, предназначенных для вычислений. В общей сложности, каждая стойка содержала 1344 ядра и 2688 ГБ памяти. Каждая стойка IBM iDataPlex Compute состояла из 84 вычислительных узлов IBM iDataPlex dx360 M4 и четырех управляемых коммутаторов Mellanox 36-портовых FDR10 IB. Вычислительные узлы dx360 M4 были сгруппированы в 2U-шасси, объединенных в две колонны по 42 2U-шасси. Вычислительные узлы MareNostrum 3 взаимодействовали в основном через высокоскоростную сеть InfiniBand FDR10 с низкой задержкой. Отдельные узлы были соединены между собой оптоволоконными кабелями и коммутаторами Mellanox 648-портовых FDR10 Infiniband Core. Кроме того, существовала более традиционная локальная сеть, состоящая из адаптеров Gigabit Ethernet.
Мареностр 2
Эта более ранняя версия была построена на базе 2560 узлов IBM BladeCenter JS21 с процессорами PowerPC 970MP и 20 ТБ системной памяти.
Области исследований
Суперкомпьютер MareNostrum 4 используется в различных областях исследований, от прогнозирования изменения климата до биомеханики и анализа больших данных.
Состав атмосферы
Некоторые проекты в этой области посвящены исследованию качества воздуха и разработке моделей качества воздуха как инструментов для выявления источников и процессов, определяющих его, а также для прогнозирования эпизодов загрязнения. Другой проект изучает аэрозоли и их взаимодействие с атмосферной системой посредством рассеяния и поглощения солнечного излучения. Среди множества проектов в этой категории, некоторые исследуют концепцию умных городов и оптимизацию транспортной системы и здоровья населения.
Большие данные
Эта линия исследований охватывает проекты, изучающие взаимодействие человека и компьютера, а также проекты, направленные на разработку визуальных и алгоритмических инструментов для анализа и исследования больших объемов данных.
Биоинформатика
Один из основных проектов в этой области связан с интеграцией, хранением и передачей большого объема клинических и модельных данных.
Биомеханика
Проекты в этой категории включают моделирование сердечно-сосудистой или дыхательной систем.
Прогнозы климата
Проекты в этой области охватывают услуги для сельского хозяйства и управления водными ресурсами, прогнозирование состояния океана, изучение тропических циклонов и определение наиболее эффективных мест размещения ветряных турбин.
Облачные вычисления
Текущие проекты в этой области сосредоточены на энергетической информатике и оптимизации центров обработки данных.
Образование
Анализ передовых образовательных практик.
Инженерные симуляции
В числе проектов — снижение выбросов загрязняющих веществ, разработка лекарственных средств и помощь в расчетах в области гидродинамики, среди прочего.
Геофизика
В рамках деятельности проводятся моделирование землетрясений, обнаружение наличия флюидов на больших глубинах под поверхностью Земли и анализ свойств поверхности нашей планеты.
Социальные модели
Исследования в этой области охватывают изучение культурной эволюции, энергоэффективности или общественной безопасности с целью создания умных и устойчивых городов, а также исследование человеческих групп.