Superbyznys se superpočítači

Superpočítače představují technologickou špičku IT průmyslu - proti nim jsou i ty nejvýkonnější pracovní stanice nebo internetové servery stále jen velmi slabým odvarem. Dnes se jejich výkon pohybuje maximálně v řádu desítek teraflops, během následujících pěti let bychom se měli dočkat skoku o řád výš!

K čemu vlastně slouží superpočítače? Dnes nejvýkonnější Earth-Simulator společnosti NEC, umístěný v Japonsku, slouží k modelování změn životního prostředí na naší planetě. Jeho výkon je 36 teraflops (triliónů operací za sekundu) a obsahuje celkem 5120 procesorů. Možných aplikací těchto supervýkonných strojů je však samozřejmě mnohem více - od modelování výbuchu atomové bomby přes jiné komplexní fyzikální simulace, ekonomické analýzy až po výzkum genů či léků. Využívá je mimo jiné například NASA, americká Národní Oceánografická společnost, světové univerzity či energetické společnosti.

Nepředstavujme si však superpočítače jako obrovskou průhlednou kouli typu "Centrálního Mozku Lidstva". Právě naopak, jedná se o větší množství menších, ale přesto velmi výkonných počítačů (serverů), které jsou navzájem pospojovány do větších celků - teprve ty lze nazvat "superpočítačem".

Malé nebo velké peníze?

V roce 2002 byl objem trhu se superpočítači odhadován přibližně na 4,7 miliardy dolarů. Největší podíl v něm měla společnost Hewlett-Packard s $1,58 miliardami, což ovšem není nijak povzbudivý výsledek, protože to znamená meziroční pokles o přibližně $500 milionů (ještě v roce 2001 to bylo $2,1 miliardy, tedy o 25% více). Zato "velká modrá", tedy společnost IBM, si meziročně přilepšila o 28% - její podíl vzrostl z $1,04 miliardy na $1,33 miliardy. Na třetím místě je Sun Microsystems s 944 milióny dolarů a čtvrtou příčku obsadila společnost Silicon Graphics s $284 milióny.

Právě IBM zažívá v současné době největší úspěchy na tomto poli. V březnu se jí podařilo prodat 92 kusů svých nových unixových serverů p655 Aljašské univerzitě ve Fairbanksu, konkrétně Polárnímu centru pro superpočítače. To z nich hodlá poskládat superpočítač nazvaný Iceberg (Ledovec). Každý ze serverů p655s má osm procesorů a disponuje 16 GB paměti, k celé soustavě patří ještě dva 32procesorové stroje p690, každý s 256 GB paměti. Celá "skládačka" má být hotová do podzimu tohoto roku. Centrum ji pak bude využívat k modelování  vlivu měnícího se klimatu na populaci lososů (ano, i na to lze využít superpočítače!).

Můžou za to atomové bomby!

V polovině devadesátých let spustilo americké Ministerstvo energetiky program ASCI, který měl za úkol popostrčit vývoj superpočítačů na takovou úroveň, aby s jejich pomocí bylo možné detailně simulovat výbuchy jaderných bomb. Do této iniciativy s rozpočtem v řádu miliard dolarů se zapojily tři národní laboratoře pro jaderný výzkum - Sandia National Laboratories, Los Alamos National Laboratory a Lawrence Livermore National Laboratory.

První výsledky se objevily už v roce 1995, kdy byla se společností Intel uzavřena smlouva na superpočítač ASCI Red s výkonem 1 teraflop. Později přišly tříteraflopové stroje Blue Mountain od Silicon Graphics a Blue Pacific od IBM. Třetí generaci představuje superpočítač ASCI White, opět od IBM, který je umístěn v Livermorských laboratořích. Jeho výkon se měl původně pohybovat kolem 10 teraflops, nakonec však předstihl všechna očekávání a dosáhl až na 12,3 teraflops. Vskutku to ale není žádný drobeček - stál 110 milionů dolarů, zabírá dvě basketbalová hřiště, váží 106 tun, má 8 192 procesorů a 6,2 terabajtů operační paměti.

Čtvrtá generace těchto počítačů se stále ještě buduje v laboratořích v Los Alamos. Výkon ASCI Q má dosáhnout až 30 teraflops, momentálně se však Q stále ještě sestavuje a dvě zatím kompletní části mají každá výkon po 7,7 teraflops.

IBM kuje železo, dokud je žhavé

Byla to znovu právě společnost International Bussiness Machines, která vyhrála $290 miliónový kontrakt od americké vlády na výrobu superpočítačů, jejichž výkon má dalece předstihnout dokonce i dnešní Earth-Simulator.

První z nich nazvaný ASCI Purple (jméno je odvozeno od smíchání všech tří zatím "vyrobených " barev - červené, bílé a modré) má být třikrát rychlejší než Earth-Simulator. Měl by se skládat z 196 navzájem propojených 64procesorových serverů (celkem 12 544 procesorů Power5), disponovat 50 terabajty operační paměti a diskovým polem o kapacitě 2 petabajtů. Vážit bude podle prvních odhadů 197 tun, propojen bude téměř 200 kilometry optických vláken a plošně zabere dvě basketbalová hřiště (tedy stejně, jako ASCI White). Cílový výkon 100 teraflops je určen pro naprosto bezkonkurenční 3D simulaci atomového výbuchu.

ASCI Purple však zdaleka není poslední. Součástí zmíněného kontraktu je ještě Blue Gene/L. Ten je určen pro civilní výzkum a jeho výkon má být desetkrát vyšší než výkon Earth-Simulatoru, má tedy dosáhnout přibližně 360 teraflopů. Tím by o téměř 70 teraflopů předčil součet výkonů všech 500 superpočítačů ze známého žebříčku Top500 - seznamu 500 nejvýkonnějších superpočítačů světa (viz. http://www.top500.org/).

Blue Gene/L je prvním krokem IBM k vysněnému cíli sestavení superpočítače s výkonem jednoho petaflopu (Blue Gene/P), tedy jednoho kvadrilionu operací za sekundu. To se má uskutečnit do roku 2007. Blue Gene/L bude sestávat z více než 65 000 výpočetních uzlů. Každý z nich obsahuje čip, který by se dal nazvat jako "vše v jednom" - obsahuje dva procesory, čtyři doprovodné matematické koprocesory, 4 MB paměti a komunikační systém. Je vyroben 0,13 mikrometrovou technologií a jeho plocha je 121 čtverečních milimetrů. Jako operační systém bude zřejmě využit Linux. Blue Gene/L má být mnohem menší než všechny předchozí superpočítače od IBM, zabere přibližně půlku tenisového kurtu.

Oba výše zmíněné počítače jsou budovány v Livermorské národní laboratoři. Její výzkumníci doufají, že díky stále rychlejším výpočtům budou moci v budoucnu vytvářet mnohem sofistikovanější a přesnější modely či předpovědi.

Jsou tu ale i další hráči

Objem trhu se superpočítači je už jen třeba ve srovnání s trhem počítačových her pouze malým kouskem koláče. Přesto je však pro většinu světových výrobců velmi důležitý. Proč? Jednak proto, že některé výsledky výzkumu a vývoje superpočítačů mohou být s úspěchem využity i mainstreamových počítačových produktech. Za druhé proto, že tento vývoj z hojné části dotuje americká vláda.

Proto se do tohoto oboru začínají hrnout i další výrobci. I ti, kteří by ještě před pár lety nechtěli o superpočítačích ani slyšet. Je to například Dell, který začíná využívat nového schématu zvaného "Beowulf". Tyto superpočítače jsou obvykle sestavovány z mnoha clusterů relativně levných (z našeho běžného uživatelského hlediska však samozřejmě stále velmi drahých) dvouprocesorových stanic s procesorem Intel Xeon. Na nich pak běží operační systém Linux, který jako jeden z mála volně dostupných operačních systému dokáže pracovat s velkým množstvím procesorů. Jeden z takových systémů si pořídila například Oxfordská univerzita k analýze fyzikálních dat.

Ve vývoji superpočítačů pokračují i zavedené firmy jako je třeba legendární Cray - nedávno oznámila projekt Behemoth s 4096 procesory. Nově se do vývoje supervýkonných počítačů pouští například i společnost AMD. Právě ve spolupráci s odborníky společnosti Cray buduje v amerických národních laboratořích Sandia superpočítač s kódovým názvem Red Storm, který bude obsahovat přibližně 10 000 nejnovějších procesorů Opteron. Jeho dokončení se očekává během roku 2004 a výkon má v dosáhnout 40 teraflops.

Diskuze (3) | Nová verze Mozilly Firebird 0.6 (Glendale)

Témata článku: Linux, Energetika, Ledovec, Superpočítače, Čtvrtá generace, Jaderná bomba, Oxfordská univerzita, Simulator, Počítačová simulace, Pacific, Storm, Tuna, Skládačka, Výkonné železo, Purple, Losos, Beowulf, Blue, Earth, Bomb, Malý objem

Určitě si přečtěte


Aktuální číslo časopisu Computer

Zachraňte nefunkční Windows

Jak nakupovat a prodávat kryptoměny

Otestovali jsme konvertibilní notebooky

Velký test 14 herních myší