www.uzluga.ru
добавить свой файл
1


Перспективы развития суперкомпьютерных технологий в России на ближайшие годы: возможности для государства и бизнеса

Абрамов С.М. ИПС имени А.К.Айламазяна РАН 10.11.2010, Москва, CNews Forum

Суперкомпьютерные технологии



Роль и место суперкомпьютерных технологий

  • «Технологии, таланты и деньги доступны многим странам. Поэтому США стоит перед лицом непредсказуемых зарубежных экономических конкурентов. Страна, желающая победить в конкуренции, должна победить в вычислениях». Дебора Винс-Смит, Президент Совета по конкурентоспособности США.

  • “With technology, talent and capital now available globally, the U.S is facing unprecedented economic competition from abroad. The country that wants to out compete must out-compute,” –– Deborah Wince-Smith, President of the Council on Competitiveness.



Киберинфраструктура страны — забота государства

  • Новая инфраструктура государства — государственная система из мощных национальных суперкомпьютерных центров (СКЦ), объединенных сверхбыстрыми каналами связи в грид-систему

  • «Забота государства» и «Общественное благо» — создается либо исключительно за счет бюджета страны, либо при значительной доле участия государства

  • В 2005–2009 годы: США тратили на эти цели от 2 до 6 млрд. долларов в год

  • Бюджетная эффективность vs. коммерческой эффективности

    • INCITE «суперкомпьютерные ресурсы в промышленность США!»: 2010 — 1.6G CPU×h
    • ≈ 15 лет работы всех суперкомпьютеров России’2010
  • Региональные СКЦ:

    • Техас и Нью-Мексико, #8 и #17 в Top500 за июнь 2009 года. СуперЭВМ в каждом из этих региональных суперкомпьютерных центров мощнее, чем самая мощная суперЭВМ в России




HPC Market — Цена вопроса ~$20G Мир и Россия (~2.51%)



Суперкомпьютерный потенциал России и других стран



Развитие суперкомпьютерной отрасли в мире и в России



Иерархия киберинфраструктуры

  • #1–#20 Крупнейшие национальные центры

  • #21–#100 Крупнейшие региональные и отраслевые центры

  • #101–250 Крупные региональные и корпоративные центры

  • #251–#500 Центры предприятий и научных учреждений

  • СуперЭВМ небольших исследовательских компаний, лабораторий и научных подразделений



Иерархия киберинфраструктуры 2009.06



Иерархия киберинфраструктуры 2009.11



Иерархия киберинфраструктуры 2010.06



Киберинфраструктура ведущих стран



Киберинфраструктура ведущих стран



Киберинфраструктура ведущих стран



Киберинфраструктура ведущих стран



Киберинфраструктура ведущих стран



Киберинфраструктура ведущих стран



Киберинфраструктура ведущих стран



Киберинфраструктура ведущих стран



Киберинфраструктура ведущих стран



Киберинфраструктура ведущих стран



Киберинфраструктура ведущих стран



Киберинфраструктура ведущих стран



Киберинфраструктура ведущих стран



Киберинфраструктура ведущих стран



Киберинфраструктура ведущих стран



Киберинфраструктура ведущих стран



Киберинфраструктура ведущих стран



Киберинфраструктура ведущих стран



Киберинфраструктура ведущих стран



Киберинфраструктура ведущих стран



Киберинфраструктура ведущих стран



Киберинфраструктура ведущих стран



Киберинфраструктура ведущих стран



Киберинфраструктура ведущих стран



Киберинфраструктура ведущих стран



Киберинфраструктура ведущих стран



Киберинфраструктура ведущих стран



Киберинфраструктура ведущих стран



Киберинфраструктура ведущих стран



Киберинфраструктура ведущих стран



Киберинфраструктура ведущих стран



Киберинфраструктура ведущих стран



Киберинфраструктура ведущих стран



Киберинфраструктура ведущих стран



Киберинфраструктура ведущих стран



Объективный размер бедствия. Отставание выхода на некий уровень производительности



Объективный размер бедствия. Отставание выхода на некий уровень производительности



Объективный размер бедствия. Суммарная производительность киберинфраструктуры



Объективный размер бедствия. Суммарная производительность киберинфраструктуры



Реальные возможности: Суперкомпьютерный потенциал России



Суперкомпьютерный потенциал России

  • Институт точной механики и вычислительной техники имени С.А.Лебедева АН СССР (ИТМиВТ)

  • Научно-исследовательский центр электронной вычислительной техники (ОАО «НИЦЭВТ»)

  • ФГУП НИИ «Квант». ИПМ имени М.В.Келдыша РАН

  • «РОСАТОМ», РФЯЦ: Всероссийский НИИ экспериментальной физики — Институт теоретической и математической физики (РФЯЦ ВНИИЭФ-ИТМФ, г. Саров и г. Снежинск)

  • Межведомственный суперкомпьютерный центр РАН (МСЦ РАН)

  • Научно-исследовательский институт системных исследований РАН (НИИСИ РАН)

  • Научно-исследовательский институт многопроцессорных вычислительных систем (НИИ МВС)

  • Разработчики систем на базе архитектуры микропроцессора серии «Эльбрус» (ЗАО «Московский центр спарк технологий», «МЦСТ»)

  • Кооперация СКИФ-исполнителей — головной исполнитель от России суперкомпьютерных программ «СКИФ» и «СКИФ-ГРИД» — Институт программных систем имени А.К.Айламазяна и 37+10 организаций России и Беларуси







Опытный образец «СКИФ Аврора ЮУрГУ»



Планы развития систем СКИФ Ряда 4 Линейки моделей



Прикладные грид-сервисы и пилотные прикладные системы



Программа «СКИФ-ГРИД». Второй этап (2009–2010). Российские участники — 37 организаций

НИИ, предприятия наукоемких отраслей
  • НИИ КС

  • СПбАЭП

  • ЦНИИ МАШ

  • НПЦ «Элвис»

  • «Каледин и Партнеры»

  • «РСК СКИФ»

  • «Альт Линукс Технолоджи»

  • «НИЦЭВТ»

  • «ЮникАйСиз»

  • «Сигма Технология»

  • «Тесис»

  • «Урал-Грид»

  • «Кинтех»



http://www.hpc-platform.ru

  • реализация государственно-частного партнерства

  • инструмент осуществления научно-технической и инновационной политики на приоритетном направлении технологической модернизации российской экономики

  • развитие и эффективное использование суперкомпьютерных и грид-технологий в интересах науки, образования, отраслей экономики, социальной сферы и государственных нужд



Начало пути России к экзафлопсному рубежу



Экзафлопсный рубеж… Зачем?

  • Видение Министерства энергетики США — Цель: энергетическая безопасность США в 2010–2020–2030

  • Увеличение коэффициента нефте- и газоизвлечения

    • Россия — менее 27%, мировая практика — 40%-50%
    • Моделирование отклика месторождения на комплексное тепло-газовое и химическое воздействие — расчет одного воздействия (Приобское месторождение): три часа × 1Eflops
    • Извлечение нефти из нефтенсосных песков, сланцев
  • Моделирование процессов сгорания новых видов топлива в двигателях новых конструкций

    • 15 лет — снижение потребления транспортом — 15%
  • Моделирование всей АЭС (от ТВЭЛ до утилизации отходов), требуемая производительность—10 –20 Eflops, 2024 г.

    • 15 лет — снижение стоимости АЭС с $15G до $12G — 20%
  • Альтернативные источники

    • 2020 — биотопливо сократит потребление бензина — 20%
    • 2030 — доля ветроэнергии достигнет 20%


What HPC Users Care About?



Power is Gating Every Part of Computing



How much energy we’d need for an Exaflop system?



Экзафлопсный рубеж… Проблемы… (академик В.Б.Бетелин)

  • обеспечение приемлемых (экономически и инженерно) энергопотребления и стоимости (изготовления и эксплуатации) суперЭВМ с миллиардом процессорных ядер

  • программирование для суперЭВМ с миллиардом процессорных ядер

  • парирование ошибок при одновременной работе миллиарда процессорных ядер

  • совместное (в едином цикле) проектирование и оптимизация архитектуры и технологии производства





Проблемы на пути к экзофлопсу

  • высокая плотность компоновки вычислителя

    • сокращение физической длины соединений
  • снижение удельного потребления электроэнергии

  • эффективный и надежный отвод тепла

  • система обменов между вычислительными узлами с низкой задержкой, высокой пропускной способностью, поддержкой интеграции очень большой системы (N×106)

  • мониторинг и управление большой системой

  • устойчивость к отказу части оборудования

  • поддержка использования неоднородных ядер и ускорителей в составе вычислительных узлов

  • новые подходы к организации параллельного выполнения программ



СКИФ ряда 4: начало пути России к экзафлопсному рубежу



Спасибо за внимание!