NEXT 3/2007 - Imperium mocy

Superkomputery kojarzą nam się z pomieszczeniem wypełnionym dziesiątkami lub setkami szaf zawierających łącznie tysiące procesorów. Tymczasem trwające od kilku lat prace coraz szybciej prowadzą do tego, by odpowiednik dzisiejszego Blue Gene/L zmieścił się w obudowie standardowego peceta, a później w pojedynczym układzie scalonym, umieszczonym na nowoczesnej karcie graficznej.

Zdaniem eksperta

Ryszard Sobkowski „...czteroprocesorowy Cray X-MP dysponował mocą obliczeniową 500 MFLOPS. Jednak w praktycznej realizacji zadań można było wykorzystać zaledwie około 220 MFLOPS. (...) Przy wykorzystaniu potencjału obliczeniowego procesorów graficznych obecnie możliwe jest wbudowanie w komputer osobisty mocy obliczeniowej na poziomie 1–2 TFLOPS”. Fascynując się współczesnymi komputerami, Ryszard Sobkowski potrafił w przystępny sposób przekazać tajniki rozwiązań konstrukcyjnych najbardziej skomplikowanych układów. Temat tego numeru napisał w momencie, gdy projektowaliśmy miesięcznik NEXT. Niestety, Rysio nie miał okazji ukończyć prezentowanego materiału i cieszyć się z nami z efektu końcowego. Po ciężkiej chorobie zmarł w październiku.

Pierwszy spośród sławnych superkomputerów, czteroprocesorowy Cray X-MP, dysponował mocą obliczeniową 500 MFLOPS (milionów operacji zmiennoprzecinkowych na sekundę). Jednak w praktycznej realizacji zadań można było wykorzystać zaledwie około 220 MFLOPS, czyli nieco mniej niż połowę wartości maksymalnej. Dzisiaj taka szybkość przeprowadzania obliczeń może co najwyżej rozśmieszyć użytkownika przeciętnego peceta, który dysponuje mocą co najmniej dziesię- cio-, a nawet dwudziestokrotnie większą. Ale taki postęp wymagał przeszło 20 lat opracowywania nowych produktów i doskonalenia procesów wytwarzania.

Dziś producenci pokazują nam układy doświadczalne o wydajności 5 tys. razy większej, czyli przekraczającej 1 TFLOPS, np. w postaci 80-rdzeniowego procesora Intel. Jednak taka moc obliczeniowa jest już dostępna, choć w dość niecodziennej postaci nawet dla zwykłego, aczkolwiek bogatego użytkownika peceta. Myślimy tu przede wszystkim o zaprezentowanym wiosną tego roku komputerze, który wykorzystuje współpracujące dwie karty graficzne ATI Radeon XT2900 HD do szybkiego wykonywania obliczeń. Czym będziemy dysponowali w przyszłości?

Początki w grach

Wszystko zaczęło się już kilka lat temu, a co może wydawać się najbardziej zaskakujące, zaczęło się od gier. Zauważmy, że głównym zastosowaniem superkomputerów są złożone operacje na opisanych macierzowo i wektorowo obiektach. Opis wektorowo-macierzowy wykorzystywany jest w modelowaniu cyfrowym prawie do wszystkiego – od zjawisk fizycznych po skomplikowane procesy biochemiczne i symulacje zjawisk atmosferycznych aż do przewidywania zmian klimatycznych. Podobny macierzowo-wektorowy opis mają sceny i modele wykorzystywane w trójwymiarowych grach.

W 1994 r. w Stanford University powstał projekt komputera Merrimac, maszyny do obliczeń naukowych, skalowalnej w zakresie od stacji roboczej 20 TFLOPS do superkomputera o mocy 2 PFLOPS. Jego główną cechą miał być bardzo niski koszt. Rolę procesorów wektorowych miały pełnić procesory graficzne, w założeniach przeznaczone do gier. Rozwiązanie bardzo ekonomiczne – wektorowy procesor firmy Cray, o wydajności prawie dwukrotnie niższej od np. GeForce FX 5900 Ultra, kosztował kilkadziesiąt razy więcej.

W początkowych założeniach Merrimaca jako procesory wektorowe miały być zastosowane układy NV35, czyli GeForce FX 5900 Ultra. Jednak analizy przeprowadzone przez porównanie efektywności kodu pisanego dla obu kart ręcznie z kodem generowanym dla nich przez kompilator języka BrookGPU pokazały, że lepszym wyborem będą karty ATI z układem Radeon 9800 Pro i 256 MB pamięci RAM. Został w nie wyposażony pierwszy, doświadczalny model Merrimaca, złożony z 16 węzłów zawierających dwa procesory Intel Xeon 2,4 GHz, kartę Radeon 9800 Pro oraz 80-gigabajtowy dysk, połączonych ze sobą siecią Myrinet. Niestety, nie mamy danych o jego osiągach, ale nie mogły być słabe, skoro projekt ten jest wciąż kontynuowany. Obecnie dynamiczny rozwój kart graficznych zmierza od 20 GFLOPS-owych GeForce FX 5900 Ultra do TFLOPS-a. Przyjrzyjmy się im z bliska.

Ocena:    (aby ocenić, musisz się zalogować w serwisie)

 del.icio.us |  Wykop mnie |  Digg this story |  dodajdo.com

• Demony szybkości »
  pojedynek najszybszych kart graficznych
• Wiatr w obudowie »
  prawidłowa cyrkulacja powietrza w pececie
• Szybko lub oszczędnie »
  Współpraca kart graficznych w technologii Hybrid SLI
• Zielone komputery »
  ochrona środowiska i oszczędności finansowe
• W sukurs Phenomowi »
  test porównawczy płyt głównych do procesorów AMD