„Чапи”, или как всяко устройство става суперкомпютър

Сигурно ще останете много изненадани, когато разберете, че всяко устройство, с което четете в момента този текст – ноутбук, настолен РС, таблет или смартфон, може да бъде част от суперкомпютър.

Хитовият филм „Чапи” ( „Chappie”, 2015 г.) за един футуристичен робот пренася зрителите в свят, където технологията се използва по неочакван и вълнуващ начин. В една сцена, която предизвиква усмивка по лицата на поддръжниците на AMD, множество конзоли Sony PlayStation 4, всяка снабдена с AMD Radeon графика и AMD CPU, се свързват заедно, за да съставят суперкомпютърен клъстер.

Макар че „Чапи” е творение на Холивуд, идеята за свързване на игрални конзоли за създаването на суперкомпютър не е чак толкова научна фантастика, както ни се струва. Клъстерирането помага почти всяко устройство да стане част от суперкомпютър, част от колективен ресурс.

Първите суперкомпютри в света използваха скъпи, специализирани процесори, които поставяха високо-производителните изчислителни среди извън възможностите на повечето организации. Днес обаче повечето от най-мощните суперкомпютри използват напълно стандартни, т.нар. „от лавицата на магазина” процесори, за да изграждат „възли”. Тези възли по-нататък се свързват, за да образуват клъстери, подобни на масивите от AMD-базирани PS4 конзоли във филма  „Чапи”.

Суперкомпютърните клъстери обикновено използват сървърно-ориентирани процесори, например чипове от AMD Opteron фамилията, но понякога научните и инженерните организации искат да опитат нещо по-различно и да използват не толкова специализирани изчислителни ресурси. Тъй като свързването на възли за оформяне на клъстер се прави с оборудване/инфраструктура като Ethernet, става възможно да се изгради клъстер от множество други устройства, например Gizmo 2 или игрални конзоли.

За създаване на суперкомпютърен клъстер, в „Чапи” се свързват голям брой конзоли PlayStation 4, всяка от които разполага с 1,84 TERAFLOPs AMD изчислителна мощ. Последната е побрана в система на чип (System-on-Chip) с осем AMD CPU ядра и 18 AMD Radeon изчислителни единици Graphics Core Next (GCN), използвани обикновено за обработка на софтуер, игри, датчици за движение и др., чрез които играчите могат да комуникират помежду си чрез онлайн услуги. И което е още по-впечатляващо, същите изчислителни структури, внедрени в PlayStation 4, на практика изграждат някои от суперкомпютърните клъстери днес.

[related-posts]

През последните години високопроизводителните компютърни клъстери достигнаха своите огромни изчислителни възможности с микс от технологии. Централният процесор, който от десетилетия бе сърцето на суперкомпютрите, започна да се заменя с графични ускорители (като графичните процесори AMD FirePro GPU), които осигуряват огромни изчислителни възможности и то по един енерго-ефективен начин.

Енергийната ефективност е ключов параметър в изграждането на високопроизводителен изчислителен клъстер, предвид факта, че охлаждането на хиляди процесори е едновременно бюджетно и инженерно предизвикателство. Ето защо енергоефективните CPU и GPU са идеалните компоненти и имат значителен принос в огромния ръст на изчислителната мощ в суперкомпютърните клъстери. Такава е ефективността на графичните процесори – най-ефективният в енергийно отношение клъстер в света използва AMD FirePro ускорители.

С мобилизирането на изчислителни и сторидж ресурси, учени, корпорации и правителства успяват да решават въпроси с голяма сложност – от медицински изследвания до проучване на подземни ресурси. В много случаи суперкомпютърните клъстери са изградени от над 10 000 възли, с над 100 000 изчислителни ядра, и всяко от тези ядра допринася за получаването на крайния резултат.

И ако мислите, че само един учен може да разбере ефекта от суперкомпютърния клъстер, ще останете изненадани. Например, прогнозата за времето, която следите в сутрешния блок, се базира на много сложни модели на прогнозиране, които се изчисляват с подобни клъстери. Интересно, нали?

Помислете и за това: суперкомпютрите правят много повече от изчисления за науката и метеорологични прогнози. Колата, която карате, по всяка вероятност е проектирана и тествана с помощта на суперкомпютър, който анализира динамиката на флуидите, за да повиши ефективното използване на горивото.

Суперкомпютърните клъстери играят важна роля в света около нас, и със сигурност тази роля все повече ще нараства в бъдеще. Може би най-удивителната част от всичко това е, че в суперкомпютърните клъстери е заложена същата технология, която присъства във вашия компютър или телевизор, и вие даже не си давате сметка колко мощни са всъщност тези най-често срещани устройства.