На прошлой неделе – 24 ноября 2009 года, в Москве состоялся очередной ежегодный симпозиум Intel "Высокопроизводительные вычисления". Перефразируя и конкретизируя, тему симпозиума можно сформулировать следующим образом: "всё о суперкомпьютерах в России".
Высокопроизводительные вычисления (на английском для этого длинного названия имеется устоявшаяся аббревиатура HPC - High-Performance Computing) можно назвать одной из наиболее динамично растущих компьютерных отраслей, и в то же время обладающей наиболее "ненасытным аппетитом" в вычислительных мощностях. Такова ситуация во всём мире, и Россия в этом плане не исключение: без современных суперкомпьютеров были бы попросту невозможны многие уже внедрённые разработки, не в последнюю очередь благодаря быстрому наращиванию высокопроизводительных мощностей появляется шанс сократить технологическое отставание во многих отраслях промышленности, а где-то даже выйти на передовые позиции в мире. Однако не без различного рода сложностей – где-то схожих с мировыми, где-то уникальных, присущих только России.
"Вычислительных мощностей много никогда не бывает" - именно эту мысль можно определить в качестве девиза симпозиума по высокопроизводительным вычислениям Intel. В настоящее время существует превеликое множество задач, с которыми лишь с трудом справляются самые высокопроизводительные кластеры мира, и ещё больше задач считается в приближении или отложено до лучших времён, когда вычислительные мощности "дорастут" до их решения. Эффект от использования современных суперкомпьютеров настолько высок, что любые затраты на их возведение окупаются, как правило, в кратчайшие сроки – разумеется, при условии наличия опытных специалистов, способных правильно эксплуатировать эту недешёвую технику и с умом загрузить её работой.
Вот почему для обсуждения специфики российского HPC рынка Московский симпозиум Intel посетили не только представители индустрии и науки, но также образования - все те, кто по роду деятельности уже использует и заинтересован в дальнейшем развитии технологии параллельных кластерных вычислений. В мероприятии также принимало участие несколько журналистов от наиболее серьёзных российских IT-изданий.
Тематически все выступления, прозвучавшие в рамках симпозиума Intel HPC, можно разбить на несколько основных тем: дальнейшее совершенствование аппаратной части суперкомпьютеров, новые эффективные программные решения для кластерных параллельных вычислений, острые вопросы образования и кадровой политики в российских реалиях, а также примеры успешного внедрения и использования высокопроизводительных вычислений в отечественной практике. В дополнение к этому, в рамках круглого стола "Суперкомпьютеры в России: производство, обучение, потребление" все выше перечисленные темы обсуждались в режиме живой содержательной дискуссии.
Рассказать в подробностях о всех событиях симпозиума, занявших по времени весь день, просто нереально, поэтому мне хотелось бы в сегодняшнем отчёте сделать акцент на трёх ключевых докладах того насыщенного дня.
Ключевой доклад форума на тему "Поддержка высокопроизводительных вычислений: программное обеспечение Intel", озвученный Виктором Самофаловым, директором академических и исследовательских проектов Intel в России и СНГ, был наиболее сложен для понимания "околокомпьютерным" журналистам, однако с повышенным вниманием был выслушан сведущей в этих вопросах аудиторией.
Особый упор был сделан на преимуществах новых версий различных программных пакетов для кластерных вычислений; прозвучал очень интересный рассказ о возможностях бета-версии нового языка параллельного программирования Intel Ct, которая будет доступна ближе к концу 2009. Технология Intel Ct нацелена на упрощение процесса программирования на языках C и C++ посредством автоматического распараллеливания кода на несколько многоядерных процессоров.
Стоит отметить, что ряд вопросов доклада был озвучен впервые лишь несколькими днями ранее, в рамках мирового форума Supercomputer 2009, однако на русском языке многое прозвучало впервые именно в рамках московского симпозиума Intel HPC.
В рамках доклада Виктором Самофаловым много внимания было уделено формированию Intel Cluster Ready сообщества и академического сообщества высокопроизводительных вычислений. Тесное взаимодействие всех заинтересованных сторон процесса – промышленных потребителей, разработчиков ПО, интеграторов, научных кругов и образовательных учреждений на определённых этапах позволяет значительным образом сократить затраты времени и средств на закупку оборудования, его адаптацию и максимальную загрузку.
Следующим выступал Владимир Воеводин, заместитель директора НИВЦ МГУ, член-корреспондент РАН, и его доклад "Суперкомпьютерный консорциум университетов России: дела и планы" не оставил равнодушным никого из присутствующих. Постоянно расширяющаяся география, стремительно растущие мощности и сферы применения суперкомпьютеров в российских учебных заведениях действительно впечатляют.
Так, менее месяца назад Южно-Уральский государственный университет (ЮУрГУ) и российский производитель суперкомпьютеров "РСК-СКИФ" подписали контракт на поставку в ЮУрГУ нового суперкомпьютера "СКИФ-Аврора", представляющего собой новейшее решение СКИФ четвёртого поколения. На первом этапе в ЮУрГУ будет установлена система с пиковой производительностью до 24 ТЕРАФЛОПС, в дальнейшем планируется поэтапное наращивание мощности.
Суперкомпьютер "СКИФ-Аврора" – это высокий уровень плотности вычислительной мощности, 32 двухпроцессорных узла (64 процессора Intel Xeon X5570) в шасси высотой 6U, с жидкостным охлаждением всех компонентов, гибридными вычислительными узлами и твердотельными накопителями Intel Solid State Disk X-25M и системной сетью с топологией трехмерного тора и пропускной способностью 60 Гб/с.
На самом деле суперкомпьютеры российско-белорусского проекта "СКИФ" четвёртого поколения – в частности, проект "СКИФ-Аврора", отличная тема для отдельной интереснейшей статьи. Бесценный материал с подробностями и фотографиями элементов этой разработки, в частности, уникальной системы жидкостного охлаждения, ждёт своей публикации, и, надеюсь, со временем мы обязательно его опубликуем.
Ещё один пример суперкомпьютерных достижений российских ВУЗов - самая мощная российская система МГУ, занимающая 12 строчку в мировом рейтинге Top500.
Всего в списке пятисот мощнейших вычислительных систем мира по последним данным на ноябрь 2009 находится 8 российских суперкомпьютеров.
Также стоит отметить, что сейчас 396 из 500 лучших компьютеров мира (79,2%) выполнены на базе процессоров Intel Xeon, и ещё 6 – на базе архитектуры Intel IA-64 (Itanium).
Однако проблем у консорциума российских университетов также хватает, и одной из наиболее острых и животрепещущих является вопрос подготовки специалистов – тех, кто будет обслуживать российские суперкомпьютеры, и те, кто, собственно, будет на них работать. Порядка нескольких сотен специалистов понадобится для этих целей только в ближайшем будущем, и российские университеты активно осваивают самые разнообразные современные методы обучения.
Так, в последнее время практикуется такая форма обучения как интернет-университет суперкомпьютерных технологий, создаётся коллективный банк тестов по высокопроизводительным вычислениям, проводятся конференции и научные школы. В настоящее время ведётся обучение экспериментального потока в молодёжной школе по суперкомпьютерным технологиям, удачные результаты работы которой уже сейчас позволяют говорить о том, что с нового года этот высоко востребованный курс станет преподаваться на постоянной основе.
В настоящее время вопросы подготовки будущих российских специалистов по суперкомпьютерной технике выведены на самый высокий государственный уровень. Так, представленный Московским государственным университетом национальный проект под названием "Кадровое обеспечение суперкомпьютерных технологий" уже получил полную поддержку Президента Российской Федерации Д. А. Медведева.
Цель проекта, период реализации которого намечен на 2010-2012 годы, заключается в формировании национальной системы подготовки высококвалифицированных кадров в области суперкомпьютерных технологий на базе ведущих высших учебных заведений страны – МГУ, ННГУ, ЮУрГУ, ТГУ, СПбГУ. Ключевые этапы проекта – создание сети научно-образовательных центров суперкомпьютерных технологий, разработка учебно-методического обеспечения и реализация образовательных программ в области подготовки, переподготовки и повышения квалификации кадров в области суперкомпьютерных технологий; развитие интеграции фундаментальных и прикладных исследований и образования в тесном взаимодействии с РАН, промышленностью и бизнесом; расширение международного сотрудничества; разработка и реализация системы информационного обеспечения общества о достижениях в области суперкомпьютерных технологий.
Разумеется, достижение выше перечисленных задач немыслимо без мощной издательской деятельности по выпуску тематической литературы и учебников. В доклад вошёл рассказ об уже достигнутом и ближайших перспективах в этой области.
Наиболее динамичным можно назвать доклад Алексея Рогачкова, ведущего специалиста по внедрению продукции Intel в странах СНГ. Алексей как всегда был на высоте, и смог уместить в сжатых временных рамках доклада рекордное количество фактического материала о современных и будущих решениях Intel для создания высокопроизводительных вычислительных систем.
Наиболее интересные фрагменты из выступления Алексея записаны мной на видео, так что у наших читателей есть возможность прямо сейчас приобщиться к атмосфере симпозиума. В первом ролике Алексей рассказывает о возможностях современной линейки многоядерных серверных процессоров Intel Xeon 5500 для HPC. Рассказывая о производительности этих процессоров, Алексей, в частности, озвучивает тему сравнения с технологиями CUDA/GPGPU (где-то в начале 4 минуты). Послушайте, очень интересно.
В этом видеоролике Алексей рассказывает об особенностях реализации серверных компонентов на базе следующего поколения 32-нм процессоров Intel для HPC, чипов Nehalem EX, которые будут выпускаться в модификациях вплоть до 8-ядерного исполнения, в исполнении для 2/4/8/16 и даже 32-сокетных решений.
В следующем видеоролике Алексей также рассказывает о грядущих процессорах Intel Nehalem EX, и далее очень интересно говорит о текущей ситуации с распространением твердотельных накопителей – SSD: об SLC/MLC модификациях, о последних снижениях цен на SSD модели, и в целом о преимуществах SSD при использовании в суперкомпьютерных системах.
Стоит подчеркнуть, что всего через месяц после начала поставок процессоров Intel Xeon 5500 (ранее - Nehalem-EP) сразу 21 HPC-система на базе этих чипов прочно обосновалась среди первой сотни суперкомпьютеров мира.
В дополнение к информации, изложенной в видео, также стоит добавить, что оптимизированные для работы в HPC-системах 6-ядерные версии процессоров Nehalem-EX, которые ожидаются в первом полугодии 2010 года, будут обладать более высокими тактовыми частотами нежели 8-ядерные версии Nehalem-EX. Системы на новых чипах будут обладать значительно более высокой производительностью подсистемы памяти. Потребители получат возможность стоить суперкомпьютеры, содержащие до 256 таких процессоров, при этом каждый суперкомпьютерный кластер может содержать по несколько таких систем.
В целом не может не восхищать тот факт, что современная микроархитектура процессоров Intel демонстрирует действительно универсальную "сквозную" мульти-платформенность – от чипов для мобильных и настольных ПК к серверным и кластерным решениям. Однако эффективное использование компонентов для создания суперкомпьютеров также диктует, чтобы отдельные "кирпичики" для создания мощных интегрированных систем были максимально совместимы друг с другом – если уж для настольных систем давным-давно предусмотрена валидация компонентов, тем более она необходима для суперкомпьютеров ценой в десятки и сотни тысяч, а то и миллионы долларов.
Для этих целей компания Intel продвигает программу Intel Cluster Ready, направленную на облегчение выбора и достижение максимальной совместимости компонентов, а также на повышение качества кластерных систем.
Комплексный подход Intel по увеличению вычислительной плотности и продвижению своих решений для суперкомпьютеров, элементами которого являются новые технологии, уменьшение габаритов, управление питанием и снижение энергопотребления, многочисленные инновации для центров обработки данных, а также постоянное обновление техпроцесса производства процессоров, логики, твердотельных накопителей и коммуникационных решений, преследует цель улучшения показателя производительность/Ватт ежегодно до 50%.
Таковы основные впечатления от посещения московского симпозиума Intel HPC 2009 года. За рамками рассказа остались такие интересные презентации как рассказ Дмитрия Дождева, специалиста по высокопроизводительным системам Московского исследовательского Центра компании Schlumberger, доклад Александра Козлинского, директора департамента по внешним связям Intel и другие, а также интересная дискуссия с участниками мероприятия во время "круглого стола". Надеюсь, тем не менее, что основной настрой и содержание ключевых событий симпозиума мне всё же удалось передать в этом кратком репортаже.
В конце хотелось бы ещё раз вернуться к наиболее животрепещущей теме, поднятой в рамках Intel HPC 2009 - теме востребованности и подготовки российских специалистов по высокопроизводительным вычислениям. Подготавливая репортаж с этого симпозиума, мне очень хотелось заинтересовать им в первую молодых читателей 3DNews – тех, кто ещё только определяется с выбором жизненной дороги и будущей профессии.
Слушая докладчиков – в особенности представителя МГУ Владимира Воеводина, меня в какой-то момент посетило чувство определённой белой зависти к тем, кто решил посвятить себя изучению высокопроизводительных вычислений и работе с суперкомпьютерами. Повелевать самыми мощными машинами на Земле, решать задачи, которые до этого момента были не под силу никаким мыслимым и немыслимым усилиям – не это ли одно из самых благородных и интересных занятий для человека?
Что касается материальной стороны вопроса – здесь, как показывает практика, также лишь замечательные перспективы. Более того, наметившийся в последнее время стабильный спрос на специалистов именно в России позволяет надеяться, что никому после окончания учёбы не придётся покидать родных пенатов в поисках лучшей жизни. Хорошие специалисты по высокопроизводительным вычислениям требуются во всех российских отделениях Intel, Schlumberger и десятках других иностранных и отечественных компаний, работающих в России; таких специалистов с удовольствием принимают на работу в многочисленных академических и учебных центрах высокопроизводительных вычислений. А ведь со временем престиж этой профессии будет только увеличиваться… Те, у кого ещё всё впереди - подумайте об этом.
Ссылки по теме:
Материалы для дополнительного чтения:
