Значимость параллельных вычислений

СФЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ СУПЕРКОМПЬЮТЕРОВ

Blade-сервер

Оставшиеся 14 узлов кластера представляют собой массив blade-серверов следующей конфигурации:

• Процессор: 2хIntel XEON E5130 (2.0 GHz, dual-core)

• ОЗУ: 4x1Gb FBDIMM 5300

• HDD: SCSI 73Gb

• Сеть: 2x Intel PRO1000/EB Gigabit Ethernet

• OS MS Windows HPC Server RC 1

Пиковая производительность кластера составляет 1,6 TFlops, производительность на тесте Linpack достигает 871,5 GFlops. Это позволило кластеру занять 43-е место в 9-й редакции списка ТОП50 суперкомпьютеров России и СНГ.

Для каких применений нужна столь дорогостоящая техника, как суперкомпьютеры? Может показаться, что с ростом производительности настольных ПК и рабочих станций, а также серверов, сама потребность в суперЭВМ будет снижаться. Это не так. С одной стороны, целый ряд приложений может теперь успешно выполняться на рабочих станциях, но с другой стороны, время показало, что устойчивой тенденцией является появление все новых приложений, для которых необходимо использовать суперЭВМ.

Области приложений, в которых суперкомпьютерные вычисления имеют особую значимость:

¨ Невозможность (недопустимость) натурных экспериментов:
изучение процессов при ядерном взрыве или серьезных воздействий на природу

¨ Изучение влияния экстремальных условий (температур, магнитных полей, радиации и др.) — старение материалов, безопасность конструкций, боевое применение

¨ Моделирование наноустройств и наноматериалов

¨ Науки о жизни — изучение генома человека, разработка новых лекарственных препаратов и т.п.

¨ Моделирование при разработке новых технических устройств — инженерные расчеты

¨ Науки о Земле — обработка геоинформации: полезные ископаемые; селевая, сейсмическая и т.п. безопасность, прогнозы погоды, модели изменения климата...

Примеры приложений: Науки о Земле

¡ Анализ изменений климата

¡ Состояние атмосферы

¡ Прогнозирование погоды

Суперкомпьютерный центр в Барселоне

¡ Новые лекарства и методы лечения

¡ Геномика

¡ Поиск в базах данных

¡ Виртуальное проектирование

¡ Оптимизация

Одна из серьезнейших задач – моделирование климатической системы и предсказание погоды. При этом совместно численно решаются уравнения динамики сплошной среды и уравнения равновесной термодинамики. Для моделирования развития атмосферных процессов на протяжении 100 лет и числе элементов дискретизации 2,6×10⁶ в любой момент времени состояние земной атмосферы описывается 2,6×10⁷ числами.

При шаге дискретизации по времени 10 мин за моделируемый промежуток времени необходимо определить ≈5×10⁴ ансамблей (т.е. 10¹⁴ необходимых числовых значений промежуточных вычислений). При оценке числа необходимых для получения каждого промежуточного результата вычислительных операций в 10² ÷10³ общее число необходимых для проведения численного эксперимента с глобальной моделью атмосферы вычислений с плавающей точкой доходит до 10¹⁶ ÷10¹⁷.

Суперкомпьютер с производительностью 10¹² оп/сек при идеальном случае (полная загр у женность и эффективная алгоритмизация) будет выполнять такой эксперимент в течение нескольких часов; для проведения полного процесса моделирования необходима многократная (десятки/сотни раз) прог о нка программы.

Дата добавления: 2014-01-07