Зачем нужны суперкомпьютеры и кто их использует?

Ливерморская национальная лаборатория является домом для нескольких суперкомпьютерах, в том числе Сьерра, второй самый быстрый в мире. Мы остановились, чтобы выяснить, как эти наддувом компьютеров обрабатывать все от виртуальных испытаний ядерного оружия, погодных моделирования.

Why Do We Need Supercomputers and Who Is Using Them?

(Сьерра-суперкомпьютеру в Национальной лаборатории Лоуренса Ливермора в Калифорнии.)

Как нам конкурировать с Китаем, чтобы построить самый быстрый суперкомпьютер, вы можете быть удивлены, как эти гигантские машины используются.

Суперкомпьютер может содержать сотни тысяч процессорных ядер и требуют целого здания и прохладно—не говоря уже о миллионах долларов, чтобы создать и поддерживать их. Но несмотря на эти проблемы, все больше и больше готовы отправиться онлайн как США и Китай разрабатывают новые “эксафлопсных” суперкомпьютеры, которые обещают пятикратное повышение производительности по сравнению с нынешними ведущими системами.

Так кому нужны все эти вычислительные мощности и почему? Чтобы узнать, в PCMag посетили Ливерморской национальной лаборатории в Калифорнии, которая является домом для нескольких суперкомпьютерах, в том числе второй самый быстрый в мире, Сьерра. Именно там мы узнали, как инженеры системы являются поддержание машин для обслуживания научных исследователей, но и проверить то, чего вы не ожидаете: ядерное оружие.

Секретная Система

Why Do We Need Supercomputers and Who Is Using Them?

Около 1000 человек поддерживать суперкомпьютеров в лаборатории и создают программы для них.

Когда вы посетите Сьерра, вы заметите, что слова “секретно” и “секретные данные с ограниченным доступом”, размещенные на суперкомпьютер, который состоит из 240 сервер-как стеллажи. Существуют предупреждения, потому что Сьерра-это обработка данных с участием американских ядерных арсеналов, включая как оружие, следует взорвать в реальном мире.

США провела последнее испытание ядерного оружия в 1992 году. С тех пор страна использовала суперкомпьютеры, чтобы помочь проводить эксперименты практически, и Сьерра является частью этой миссии. Машина была завершена в прошлом году, в первую очередь, на помощь правительства США в области мониторинга и проверки эффективности старение страны ядерного арсенала, который необходимо постоянно поддерживать.

“Единственный способ сдерживания работает, если вы знаете, что он может работать и, что ваш противник тоже знает и считает его функции”, – сказал Адам Bertsch, высокая производительность вычислительной системным инженером в лаборатории.

Why Do We Need Supercomputers and Who Is Using Them?

Примеры моделирование, выполненные в суперкомпьютерного центра Лаборатории. Слева-это слияние энергетических исследований эксперимент, включающий нагревание и сжатие мишени топлива с 192 лазеров. Справа находится гидродинамики, связанные с моделирование ‘тройной точкой взаимодействия ударных’.

Не удивительно, имитируя ядерный взрыв требует много математики. Основополагающие принципы в науке может предсказать, как частицы взаимодействуют друг с другом в различных условиях. Правительство США также имеет десятилетий данные, полученные от реальных ядерных испытаний. Ученые объединили эту информацию, чтобы создать уравнения внутри компьютерной модели, которая может вычислить, как ядерный взрыв будет уходить и меняться с течением времени.

По существу, вы пытаетесь наметить цепную реакцию. Поэтому, чтобы сделать модели точны, они были разработаны, чтобы предсказать ядерный взрыв на молекулярном уровнях с использованием реальной физики. Задача состоит в том, что расчет, что все эти частицы не требует большое количество хруст.

Введите Сьерра. Суперкомпьютер имеет 190,000 ядер процессора и 17000 ядер GPU. Все, что вычислительная мощность означает, что он может взять огромный задач, как имитация ядерного деления, и разбить его на более мелкие куски. Каждое ядро может обрабатывать крошечный кусок моделирования и сообщить о результатах на остальные машины. Процесс будет повторяться снова и снова, как суперкомпьютер пытается моделировать ядерный взрыв от одной секунды до следующей.

“Вы можете сделать полную имитацию ядерного устройства в компьютер,” Bertsch добавил. “Вы можете узнать, что это работает, насколько хорошо это работает и какой эффект будет”.

Исследования Машина

Why Do We Need Supercomputers and Who Is Using Them?

Кабель кластеров помочь данные Сьерра-обмен. Другие кабели содержат воду, чтобы сохранить хладнокровие.

Способность суперкомпьютера для расчета и модели взаимодействия частиц является, почему это стало таким важным инструментом для исследователей. В смысле, реакции, происходящие вокруг нас. Это может включать в себя погоду, как звезды формируются, или когда человеческие клетки вступают в контакт с наркотиками.

Суперкомпьютер может имитировать все эти взаимодействия. Тогда ученые могут взять сведения, чтобы узнать полезную информацию, как будь-то завтра дождь, если новая научная теория действительна, или если предстоящего лечения рака имеет какие-то обещания.

Те же технологии могут позволить отраслях исследовать бесчисленные новые проекты и выяснить, какие из них стоит испытывать в реальном мире. Именно поэтому лаборатории испытал огромный спрос на два десятка суперкомпьютеров.

“Неважно, сколько вычислительной мощности у нас были, люди будут использовать его и просить больше”, – сказал Bertsch.

Это также объясняет, почему правительство США хочет эксафлопсных суперЭВМ. Дополнительная вычислительная мощь позволит ученым разрабатывать более продвинутые симуляторы, как воссоздать даже меньше взаимодействий частиц, которая может проложить путь для новых научных прорывов. В эксафлопсных систем также сможете завершить текущие исследовательские проекты за меньшее время. “То, что раньше вам приходилось тратить месяцы, возможно, только занять несколько часов,” Bertsch добавил.

Why Do We Need Supercomputers and Who Is Using Them?

Исследователь связывает с суперкомпьютера в лаборатории в режиме онлайн через ПК с Linux. “Работы” могут быть очереди, просто с помощью командной строки приложения.

Сьерра является частью засекреченной сети, не подключенной к сети Интернет, который доступен около 1000 утвердило исследователей в смежных научных программ. Около 3000 человек проводят исследования на несекретные суперкомпьютеры, доступные в интернете если у вас есть учетная запись пользователя и правильные учетные данные для входа. (К сожалению, биткойн-майнеры.)

“У нас люди покупают в компьютер на момент приобретения”, – сказал Bertsch. “Сумма денег, которую вы положили в коррелируется с процентом машину вы купили.”

Система планирования используется, чтобы гарантировать свою “справедливую долю” с машиной. “Он пытается направить свой использование на процент вы были выделены,” Bertsch добавил. “Если вы использовали меньше, чем ваш справедливую долю с течением времени, ваш приоритет идет вверх, и вы будете бежать быстрее.”

Симуляторы всегда работает. Один суперкомпьютер может работать тысячи рабочих мест в любой момент времени. Машина также может обрабатывать то, что называется “подземелья”, или разовую работу, настолько большой, что весь суперкомпьютер требуется, чтобы завершить его в разумные сроки.

Сохраняя Его И Работает

Why Do We Need Supercomputers and Who Is Using Them?

Кишки другой суперкомпьютер, Секвойя. Одну стойку не слишком отличается от сервера.

Сьерра-суперкомпьютер, но машина во многом была сделана с товарной части. Процессоры, например, корпоративного класса чипы от IBM и Nvidia, и сама система работает системе, популярная ОС среди производителей серверов.

“Назад в день, суперкомпьютеры были эти монолитные большой, эзотерических сгустки оборудования”, – говорит Робин из авантюрина, Голдстоун, высокая производительность лаборатории вычислительной архитектор решений. “В эти дни, даже самых больших систем в мире, по сути, просто куча серверов, соединенных вместе.”

Чтобы максимизировать его использование, система, как Сьерра-должен быть способен проводить различные виды исследований. Так что в лаборатории решили создать универсальные машины. Но даже суперкомпьютер не идеальна. По оценкам Лаборатории, что каждые 12 часов Сьерра будет страдать ошибкой, которая может повлечь неисправности оборудования. Это может звучать удивительно, но думать о нем, как владеющие 100 000 компьютеров; сбои и ремонты неизбежны.

“Самые распространенные вещи, которые не являются, вероятно, модули памяти, блоки питания, вентиляторы,” Голдстоун сказал. К счастью, Сьерра-настолько огромный, она имеет много возможностей. Суперкомпьютер тоже регулярно создавая резервные копии памяти в случае ошибки нарушает проект.

“В какой-то степени, это не совсем похож на компьютер у вас дома, но вкус этого” Голдстоун добавил. “Возьми геймеров, помешанных на быстрых памяти и быстрый процессор, и то же самое мы одержимы. Проблема с нами, у нас так много запущенных одновременно”.

Why Do We Need Supercomputers and Who Is Using Them?

Ниже суперкомпьютеры-это система трубопроводов, которая отправляет до комнатной температуры воды, чтобы держать машины крутые. Сьерра-на 80 процентов с водяным охлаждением, 20 процентов с воздушным охлаждением.

Сама Сьерра сидит в 47,000 квадратных футов комнаты, которая наполнена шумом вентиляторов учета оборудования прохладно. Уровень ниже машина насосная система здания воды. Каждая минута, он может послать тысячи галлонов в трубы, которые затем направляются в стойках суперкомпьютера и циркулирует воду обратно.

На передней мощности, лаборатория была оснащена на поставку 45 мегаватт—или достаточно электричества для небольшого города. Около 11 этих мегаватт были делегированы в Сьерра. Однако, потребление суперкомпьютер по мощности может иногда искры жалобы от местных энергетических компаний. Когда приложение падает, энергетические потребности машины внезапно может упасть в несколько мегаватт.

Поставщик энергии “не нравится. Потому что у них в избытке. Они платят за власть”, – сказал Голдстоун. “Они позвонили нам по телефону и сказать-Не делай так больше?'”

В Эксафлопсных Будущее

Why Do We Need Supercomputers and Who Is Using Them?

В прошлом году, секвойи оценивается как 10-й самый быстрый суперкомпьютер в мире. Но он скоро будет заменен на более мощную машину.

Ливерморской национальной лаборатории также является домом для другой суперкомпьютер под названием “Секвойя”, в котором кратко царила как лучшие системы в мире еще в 2012 году. Но лаборатория планирует завершать карьеру в этом году, чтобы освободить место для большего и лучшего суперкомпьютера, называемого Эль-Капитан, который среди эксафлопсных суперЭВМ правительство США планирует.

Ожидал онлайн в 2023 году. Но он не будет одинок. Эль-Капитан присоединится к двум другим эксафлопсных систем, которые США тратит более $1 млрд, чтобы построить. Как будет завершен в 2021 году в отдельной лаборатории в Иллинойсе и Теннесси.

“В какой-то момент, я продолжаю думать, ‘разве это не достаточно быстро? Насколько быстрее мы действительно нужны эти компьютеры?'” Голдстоун сказал. “Но это больше о том, в состоянии решить проблемы быстрее и исследование проблем в более высоком разрешении, так что мы можем действительно увидеть что-то на молекулярном уровне”.

Но суперкомпьютерной отрасли в конечном итоге нужно изобретать. Это просто неустойчивая продолжать строить большие машины, которые съедают больше энергии и занимают больше физического комнату. “Мы расширяем границы того, что сегодняшние технологии позволяют делать”, – сказала она. “Там должен быть прогресс в других областях, помимо традиционных кремниевых вычислительных чипов, чтобы взять нас на следующий уровень”.

В то же время, лаборатория работает с вендорами, такими как IBM и NVIDIA для решения неотложных вопросов, включая совершенствование архитектуры сети суперкомпьютер, чтобы он мог быстро общаться на различных кластеров, а также надежность компонентов. “Скорость процессора уже не важно”, – добавила она. “Так быстро, как процессоры, мы ограничены пропускной способностью памяти.”

Лаборатории объявит более подробную информацию о Эль-Капитан в будущем. Как для компьютера, это замена, Секвойя, система идет в небытие.

В целях безопасности, лаборатория планирует перетереть каждый кусок машины и обработка ее остатки. Суперкомпьютеры могут в конечном итоге работает секретные правительственные данные, поэтому очень важно, чтобы никаких следов, что информация полностью очищены, даже если это означает превращение машины в металлолом. Это может показаться крайностью, но ошибки могут быть сделаны при попытке удалить данные практически, поэтому лаборатория должна быть абсолютно уверены, что данные безвозвратно ушедшей.


Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Гуру ПК
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: