Суперкомпьютеры: научно-технологические проблемы, варианты развития аппаратного обеспечения, производительности параллельных систем

23 января 2019 г. в рамках научно-исследовательского семинара «Суперкомпьютерное моделирование в науке и инженерии, или Вычислительные среды» выступил д.ф.-м.н., профессор НИУ ВШЭ и МФТИ Владимир Стегайлов, основной темой доклада которого являлось обсуждение проблем и перспектив развития отечественных суперкомпьютерных технологий.

Владимир Стегайлов является ведущим научным сотрудником Международной лаборатории суперкомпьютерного атомистического моделирования и многомасштабного анализа МИЭМ НИУ ВШЭ, а также заведующим лабораторией суперкомпьютерных методов в физике конденсированного состояния МФТИ. Его основное место работы – Объединенный институт высоких температур Российской академии наук.

Традиционно доклад начался с обсуждения закона Мура. Сегодня уже говорят о пост-Муровской эре, когда дальнейший рост производительности достигается не за счет увеличения количества транзисторов на микросхеме, а за счет параллелизма. Пределы достигнуты не только по количеству транзисторов на процессоре, но также и по потреблению электроэнергии и пропускной способности каналов связи. Сегодня развитие аппаратного обеспечения суперкомпьютеров идет в сторону сбалансированности новых типов микропроцессоров, перехода к гибридным архитектурам с использованием ускорителей вычислений и повышения энергоэффективности суперкомпьютеров. В презентации были обсуждены современные архитектуры суперкомпьютеров различных производителей.

Помимо аппаратной части суперкомпьютерных систем, был затронут вопрос развития параллельных алгоритмов. Достижение экзафлопсной производительности само по себе не имеет смысла, если не будет эффективных параллельных алгоритмов решения конкретных задач. В докладе были приведены примеры достижимых сегодня пределов параллельной масштабируемости конкретных приложений, и большинство из них не превосходят 350 петафлопс, а некоторые имеют пределы всего в 20 петафлопс.

Была также подчеркнута роль производительности параллельных файловых систем. Большие вычислительные системы генерируют большие объемы данных. Хранение и работа с такими объемами информации представляет собой важную научно-технологическую проблему. В качестве иллюстрации, в докладе были приведены примеры исследования реальной производительности параллельных файловых систем.

В заключение Владимир Стегайлов рассказал о Российском суперкомпьютере DESMOS, построенном при участии докладчика в АО «НИЦЭВТ», с использованием Российского интерконнекта Ангара. DESMOS входит в рейтинг 50 самых мощных суперкомпьютеров России и стран СНГ.

Доклад был очень интересным и насыщенным по содержанию. Желающие ознакомиться с презентацией смогут найти ее на странице семинара https://www.hse.ru/ma/supmod/nis.