Суперкомп'ютери в Японії

огляд розвитку суперкомп'ютерів у Японії

Японія керує кількома суперкомп’ютерними центрами, які досягли світових рекордів швидкості, причому комп’ютер K був найшвидшим у світі від червня 2011 року до червня 2012 року[1][2][3], а Fugaku утримував лідерство від червня 2020 року до червня 2022 року.

Симулятор Землі в Йокогамі був найшвидшим у світі суперкомп’ютером 2004 року, але через 7 років комп’ютер K в Кобе став більш ніж у 60 разів швидшим.

За словами професора Джека Донгарри, який підтримує список ТОП500 суперкомп’ютерів, продуктивність комп’ютера K вражала, і він перевершив своїх 5 найближчих конкурентів разом[1]. Експлуатація комп’ютера K коштує 10 млн доларів США на рік[1].

Попередні рекорди

ред.

Входження Японії в суперкомп'ютерні обчислення почалося на початку 1980-их років. 1982 року комп’ютерна графічна система LINKS-1 Осакського університету[en] використовувала архітектуру масової паралельної обробки з 514 мікропроцесорами, з яких 257 керувальних процесорів Zilog Z8001 і 257 iAPX[en] 86/20 (поєднання 8086 з математичним співпроцесором 8087) процесорами для обчислень із рухомою комою. Його переважно використовували для відтворення реалістичної тривимірної комп'ютерної графіки.[4] Розробники заявляли, що станом на 1984 рік він був найпотужнішим комп’ютером у світі.

1989 року корпорація NEC повідомила про розроблення сімейства суперкомп'ютерів SX-3[en][5]. 1990 року SX-3/44R став найшвидшим суперкомп'ютером у світі. Суперкомп'ютер Fujitsu Numerical Wind Tunnel[en] посів перше місце 1993 року. За винятком перемоги Sandia National Laboratories у червні 1994 року, японські суперкомп’ютери продовжували очолювати список TOP500 аж до 1997 року[6].

Комп’ютер K посів перше місце через сім років після того, як Японія завоювала титул 2004 року[1][2]. Суперкомп’ютер Earth Simulator, який NEC створила в Японському агентстві морських наук і технологій (JAMSTEC), був на той час найшвидшим у світі. Він мав 5120 процесорів NEC SX-6i[en], що мали продуктивність 28 293 540 MIPS (мільйонів інструкцій на секунду).[7] Він також мав максимальну продуктивність 131 Тфлопс (131 трильйон операцій з рухомою комою на секунду), з використанням власних мікросхем векторної обробки.

Комп’ютер K використовував понад 60 000 комерційних скалярних процесорів SPARC64 VIIIfx[en], розміщених у понад 600 шафах. Той факт, що комп’ютер K був більш ніж у 60 разів швидший за Earth Simulator, і що Earth Simulator став 68-ю системою у світі через 7 років після того, як утримував перше місце, демонструє як швидке зростання найвищої продуктивності в Японії, так і широке зростання суперкомп’ютерних технологій у всьому світі.

Суперкомп'ютерні центри

ред.
Порівняння (червень 2011)[6]
Найвища швидкість
(Тфлопс)
Країна Число
комп'ютерів
у ТОП500
22998   Нідерланди 31
17590   США 25
33860   КНР 61
8162   Японія 26
1050   Франція 25
826   Німеччина 30
350   Росія 12
275   Велика Британія 27

У центрі GSIC Токійського технологічного інституту розміщено суперкомп’ютер Tsubame[en] 2.0, який має максимальну продуктивність 2288 Тфлопс і в червні 2011 року посідав 5 місце у світі.[8] Розроблений у Токійському технологічному інституті у співпраці з NEC і HP, він має 1400 вузлів із використанням процесорів HP Proliant і NVIDIA Tesla[9].

RIKEN MDGRAPE-3 для молекулярно-динамічного моделювання білків — це суперкомп’ютер петамасштабу спеціального призначення в Advanced Center for Computing and Communication, RIKEN[en] у Вако (Сайтама), недалеко від Токіо. Він використовує понад 4800 власних мікросхем MDGRAPE-3, а також процесори Intel Xeon.[10] Однак, враховуючи те, що це комп’ютер спеціального призначення, він не може з’явитися в списку TOP500, який потребує порівняльного аналізу Linpack.

Наступною важливою системою є суперкомп’ютер Fujitsu PRIMERGY BX900 Японського агентства з атомної енергії[en]. Він значно повільніший, досяг 200 Тфлопс і посів 38 місце у світі 2011 року[11][12].

Історично астрофізична система Gravity Pipe[en] (GRAPE) для Токійського університету, яка 1999 року отримала премію Гордона Белла[en], вирізнялася не максимальною швидкістю 64 Тфлопс, а своєю вартістю та енергоефективністю, приблизно в 7 доларів за мегафлопс, та використанням процесорів спеціального призначення[13].

DEGIMA[en] — це дорогий та енергоефективний комп’ютерний кластер у Нагасакському центрі передових обчислень Університету Нагасакі[en], який використовують для ієрархічного моделювання задачі N тіл. Його максимальна продуктивність 111 Тфлопс з енергоефективністю 1376 Мфлопс/ват. Загальна вартість обладнання склала приблизно 500 000 доларів США[14][15].

Центр обчислювального моделювання, Міжнародний дослідницький центр термоядерної енергії ширшого підходу[прояснити] ITER[16]/Японське агентство з атомної енергії[en] використовує суперкомп'ютер з 1,52 Пфлопс (зараз працює на 442 Тфлопс) у Роккасьо (Аоморі). Система під назвою Helios (японською Roku-chan) складається з 4410 обчислювальних блейдів Groupe Bull[en] bullx B510 і використовується для проєктів моделювання термоядерного синтезу.

Центр інформаційних технологій Токійського університету в Касіва (Тіба), почав працювати з Oakleaf-FX у квітні 2012 року. Цей суперкомп’ютер Fujitsu PRIMEHPC FX10[en] (комерційна версія комп’ютера K), має 4800 обчислювальних вузлів із максимальною продуктивністю 1,13 Пфлопс. Кожен із обчислювальних вузлів має процесор SPARC64 IXfx[en] і з’єднаний з іншими вузлами через шестивимірну мережу/тор[17].

У червні 2012 року Відділ числового прогнозування Департаменту прогнозів Японського метеорологічного агентства розгорнув у Офісі операцій комп’ютерних систем і Метеорологічному супутниковому центрі в Кійосе (Токіо) суперкомп’ютер на 847 Тфлопс Hitachi SR16000/M1, який базується на IBM Power 775[en].[18] Система складається з двох SR16000/M1, кожен з яких є кластером із 432 логічних вузлів. Кожен вузол складається з чотирьох процесорів IBM POWER7 (3.83 Ггц) і 128 Гб пам'яті. Система використовується для погодинного моделювання з високою роздільною здатністю (2 км по горизонталі та 60 шарів по вертикалі, до 9-годинного прогнозу) і прогнозування місцевої погоди.

Ґрід-обчислення

ред.

Починаючи від 2003 року, Японія в проєкті Національної дослідницької ґрід-ініціативи (NAREGI), орієнтованої на розробку високопродуктивних, масштабованих ґрід-систем у дуже високошвидкісних мережах як майбутньої обчислювальної інфраструктури для наукових та інженерних досліджень, використовувала ґрід-обчислення[19].

Див. також

ред.

Примітки

ред.
  1. а б в г Japanese supercomputer 'K' is world's fastest. The Telegraph. 20 June 2011. Процитовано 20 June 2011.
  2. а б Japanese 'K' Computer Is Ranked Most Powerful. The New York Times. 20 June 2011. Процитовано 20 June 2011.
  3. Supercomputer "K computer" Takes First Place in World. Fujitsu. Процитовано 20 June 2011.
  4. LINKS-1 Computer Graphics System-Computer Museum.
  5. Computing methods in applied sciences and engineering by R. Glowinski, A. Lichnewsky ISBN 0-89871-264-5 page 353-360
  6. а б TOP500 List – June 2011. TOP500. Архів оригіналу за 23 червня 2011. Процитовано 22 червня 2011.
  7. Archived copy. Архів оригіналу за 9 October 2014. Процитовано 16 вересня 2014.{{cite web}}: Обслуговування CS1: Сторінки з текстом «archived copy» як значення параметру title (посилання)
  8. HPCWire May 2011 [Архівовано 8 May 2011 у Wayback Machine.]
  9. Hui Pan 'Research Initiatives with HP Servers', Gigabit/ATM Newsletter, December 2010, page 11
  10. Carey, Bjorn (2006), "Overachievers We Love – Faster", Popular Science 269 (6)
  11. TOP500
  12. TOP500 ranking [Архівовано 2 December 2010 у Wayback Machine.]
  13. J Makino, Specialized Hardware for Supercomputing, SciDAC Review, Issue 12 (Spring 2009), IOP. 2009
  14. The Green500 June 2011 [Архівовано 3 July 2011 у Wayback Machine.] Environmentally Responsible Supercomputing, The Green500 List
  15. 190 TFlops Astrophysical N-body Simulation on a Cluster of GPUs by T. Hamada, T. et al in: High Performance Computing, Networking, Storage and Analysis (SC), 2010 International Conference, New Orleans, LA, 13–19 Nov. 2010, pages 1 – 9
  16. ITER Broader Approach. Архів оригіналу за 13 червня 2016. Процитовано 26 березня 2024.
  17. Information Technology Center, The University of Tokyo (14 листопада 2011). Fujitsu's PRIMEHPC FX10 with 1.13 PFLOPS starts operation at the University of Tokyo in April 2012 (PDF). Процитовано 5 лютого 2012.
  18. 新しいスーパーコンピュータシステムの運用開始について 24 May 2012
  19. S. Matsuokaet та ін. (March 2005). Japanese Computational Grid Research Project: NAREGI. Proceedings of the IEEE. 93: 522—533. doi:10.1109/JPROC.2004.842748.

Посилання

ред.