Superarvuti "Titanid" Näol Tohutu Energiakulusid

{h1}

Järgmise põlvkonna superarvutid võiksid muuta teaduse ja ühiskonna, kuid ainult siis, kui nad suudavad lahendada tohutut võimsusprobleemi.

Laomaruumide suurarvutid, mille maksumus on 1 miljon dollarit kuni 100 miljonit dollarit, võib tavalistest sülearvutidest ja tahvelarvutidest kaugel tunduda Kreeka suremusteta Mount Olympusin. Kuid järgmine suur hüpe superarvutist ei saanud mitte ainult muuta U.S. teadust ja innovatsiooni, vaid ka panna tarbijate kätte palju rohkem arvutusvõimsust.

Järgmise põlvkonna superkalkulaatorite superarvutid võiksid teostada 1 miljardit arvutusi sekundis - 1000 korda paremini kui praegu kõige võimsamad superarvutid. Sellised superarvutid saaksid esimest korda täpselt simuleerida autode, reaktiivlennukite mootorite ja isegi tuumasünteesi reaktorite sisepõlemismootorit. Nad võimaldaksid ka SimEarthi planeedi mudeleid 1 kilomeetri skaalal (võrreldes praeguseni 50 või 100 kmsiga) või elusrakkude, mis sisaldavad molekulaarseid, keemilisi, geneetilisi ja bioloogilisi tasemeid, simulatsioonid korraga.

"Tänapäeval on tänapäeval peaaegu iga teadusharu teooria, eksperiment ja simulatsioon," ütles NVIDIA Tesla äriüksuse juht tehnoloogi juht Steve Scott. "Teadlased kasutavad masinaid virtuaalse kogemuse käivitamiseks, et mõista meie ümbritsevat maailma."

Kuid superarvuti tulevikul on üllatav energiakulud - ainult üks superarvuti vajab võimsust, mis vastab Hooveri tammi maksimaalsele väljundvõimsusele. Selle probleemi lahendamiseks peavad arvutiteadlased ja matemaatikud unistama täiesti uue arvuti arhitektuuri, mis auhindab energiatõhusust.

Cray X-T (Jaguari) poolt Oak Ridge'i riiklikus laboris ja Bluegon / P Argonne'i riiklikus laboris genereeritud valgu simulatsioonid.

Cray X-T (Jaguari) poolt Oak Ridge'i riiklikus laboris ja Bluegon / P Argonne'i riiklikus laboris genereeritud valgu simulatsioonid.

Krediit: Benoit Roux, Argonne'i riiklik labor ja Chicago Ülikool

Teadlased kogunesid nende väljakutsete arutamiseks jaanuaris toimunud Pruuni ülikooli matemaatika arvutus- ja eksperimentaaluuringute instituudi seminaril.

"Oleme saavutanud olukorra, kus olemasolev tehnoloogia on meid võtnud nii kaugele kui praeguste mudelite poole," ütles ICERMi direktor Jill Pifer. "Me oleme suurendanud arvutamisvõimsust 1 000 korda iga paari aasta tagant, kuid nüüd oleme saavutanud piirid."

Me saame neid üles ehitada

Arvutitehnikud on suutnud iga kahe aasta järel kaks korda mitu transistorit sama mikrosüsteemi loomisruumi välja tõmmata - see on Moore'i seadusega tuntud suundumus, kuna nad hoidsid elektrienergia nõuded pidevalt. Kuid isegi kui nad saaksid mikroskoobile piisavalt pingestada transistorid, et teha võimalikult suure võimsuse arvutamine, on vajalik võimsus liiga suur.

"Me läheme maailma, keda piiravad mitte mitu transistorit, mida me võime kiipi panna, vaid ka seda, kui suudame neid neid võimalikult kiiresti kellata, kuid nende loodud kuumusega," ütles Scott InnovationNewsDaily. "Kiip põleb ja sulab korralikult."

See nõuab radikaalset arvuti arhitektuuri ümberkujundamist, et muuta see palju energiatõhusamaks. Ameerika Ühendriikide energeetikaministeerium soovib leida võimaluse teha 2020. aastaks väljaheites superarvuti, mis peaks kasutama vähem kui 20 megavatti võimsust - umbes 100 korda vähem kui Hooveri tammi maksimaalne võimsus 2074 megavatti, mis oleks tänapäeval vaja.

Tänapäeva tipptasemel superarvuti tegemine eeldaks Hooveri tammi võimsuse ekvivalenti.

Tänapäeva tipptasemel superarvuti tegemine eeldaks Hooveri tammi võimsuse ekvivalenti.

Krediit: USA siseministeerium

Arvuti arhitektuuri muutmine nõuab ka tarkvaraprogrammide ümberkirjutamist tänapäeva arvutis. Selle mõtte väljakujundamise ülesandeks on rakendatud matemaatikud.

"Kui kood on kirjutatud, on see kirjutatud arvutitele, kus mälu on odav," selgitas Pipher. "Nüüd, kui te ehitate neid uusi masinaid, peate proovima programme kirjutama mitmel viisil."

Ütlete CPU-d, ma ütlen GPU-d

Tänapäeva kiireimad superarvutid meenutavad sadu külmikukappi, mis on pakitud suurtes tubades. Igal neist kabinettidest võib maja tuua rohkem kui 1000 keskprotsessorit (CPU), kus üks CPU on ligikaudu samaväärne "aju "ga, kes teostab tarkvaraprogrammi juhiseid ühe sülearvuti sees.

Uusimad põlvkonna superarvutid (mis on võimelised 1 quadrillion arvutused sekundis) on saanud tuhandete võrku ühendatud protsessorite abil. Kuid iga CPU on kavandatud mõne ülesande täitmiseks nii kiiresti kui võimalik, vähem energiatõhusust silmas pidades ja nii ei toeta CPU superarvutite jaoks.

Paljutõotav lahendus pärineb PC-mängijatele tuntud ettevõttest. Umbes kümme aastat tagasi on NVIDIA loonud graafikaprotsessiüksused (GPUd), mis keskenduvad paljude ülesannete tõhusale toimimisele - vajadus luua videot või arvuti mängitavat rikas graafikat.

Energiasääst võib olla tohutu, kui graafikaprotsessor kasutab arvuti arvutamisel või juhendamisel peaaegu 8 korda vähem energiat kui CPU.

NVIDIA GPUd, mis aitavad arvutitel kuvada graafika rikkaid mänge nagu

NVIDIA GPUd, mis abistavad arvuteid graafika rikaste mängudega nagu Crysis 2, võivad samuti aidata homsed superarvutid.

Krediit: EA

"GPUS projekteeritud kõigepealt elektrienergia efektiivsusega, ei käivita ühtki ülesannet kiiresti," ütles Scott. "Seepärast on nad selle väljakutse jaoks ainulaadselt kvalifitseeritud. Meil ​​on palju tõhusam, kui palju tööd me võime teha ühe energiaallika kohta."

NVIDIA GPUd elavad juba kolmes maailma kiireimas superarvutis, sealhulgas Hiina Tianhe-1A teises kohas.Graafikutarbijad suurendavad 100 miljoni dollari suurust Titani superarvuti, mis on kavas installida Oak Ridge riiklikus laboris Oak Ridge's, Tennist - peapüügi superarvutist, mis võiks muuta USA-s taas maailma kiireimaks superarvutiks.

Paremad arvutid kõigile

Tee eksaskvaliteedile ei ole lihtne, kuid NVIDIA-l on ajagraafik, et luua uusi põlvkondi graafikaprotsesse, mis võivad 2018. aastal sellist superarvuti kaasa tuua. Ettevõtte Kepleri graafikaprotsessor eeldab eeldatavasti 5 miljardit arvutust energiatariifi kohta see debüteerib aastal 2012, samas kui järgmise põlvkonna Maxwelli graafikaprotsessor võib 2014. aastaks teha 14 miljardit arvutamist ühe vatt.

Kuid NVIDIA ei investeerinud suure jõudlusega arvutamistesse vaid selleks, et ehitada igal aastal kaasa väikseid tohutuid superarvutiid, eriti kui iga GPU põlvkond kulub umbes 1 miljardi dollarini. Selle asemel näeb see superarvutite investeeringuid, mis viivad võimsate arvutiteni ettevõtete ja üksikisikute jaoks palju suurema hulga klientide juurde.

Sellised superarvutid nagu Cray XK6 võivad ettevõtetele ja laboritele pakkuda veelgi võimsamaid arvutusvõimalusi.

Sellised superarvutid nagu Cray XK6 võivad ettevõtetele ja laboritele pakkuda veelgi võimsamaid arvutusvõimalusi.

Krediit: Cray

Sama mikrokiibid superarvutite sees võivad lõppeda mängija kodukinosse, märkis Scott. Selles mõttes muudab iga uus võimsamate kiipide põlvkond lõpuks odavamate arvutusvõimsuste - nii, et kõige haruldasemad superarvutid saavad tänapäeval tavapärasest tavalisemaks.

See tulemus on vähem haruldane kui erakordne teaduse ja innovatsiooni edasi liikumiseks.

"Kui saate luua 100 000 dollarilise petustiku süsteemi, hakkab see muutuma väga taskukohaseks isegi väikestes osakondades ülikoolides või isegi väikestes gruppides eraettevõtetes," ütles Scott.

Seda lugu pakkus LifeScience õelasukoht InnovationNewsDaily. Võite järgida InnovationNewsDaily Senior Writer Jeremy Hsu Twitter @ScienceHsu. Jälgi InnovationNewsDaily TwitterisNews_Innovationvõi Facebookis.


Video Täiendada: .




ET.WordsSideKick.com
Kõik Õigused Reserveeritud!
Mistahes Materjalide Reprodutseerimine Lubatud Ainult Prostanovkoy Aktiivne Link Saidile ET.WordsSideKick.com

© 2005–2019 ET.WordsSideKick.com