Blue Gene
Blue Gene – architektura superkomputerów rozwijana przez IBM we współpracy z Lawrence Livermore National Laboratory oraz Departamentem Energii USA. Obecnie istnieją trzy generacje tej architektury: BlueGene/L, BlueGene/P oraz BlueGene/Q.
Projektowi Blue Gene został w 2009 przyznany National Medal of Technology[1].
Blue Gene/L
[edytuj | edytuj kod]
W grudniu 1999 roku IBM ogłosił zainwestowanie 100 milionów dolarów w pięcioletni projekt budowy superkomputera przeznaczonego do symulacji procesów zwijania białek. Celem tego projektu, poza samymi symulacjami, było opracowanie tańszej i efektywniejszej technologii obliczeń równoległych. W listopadzie 2001 IBM nawiązał współpracę w ramach tego projektu z Lawrence Livermore National Laboratory[2].
We wrześniu 2004 roku IBM ogłosił, że prototypowy superkomputer o nowej architekturze, posiadający 8 tysięcy procesorów, osiągnął wydajność 36,01 TFLOPS w teście LINPACK, prześcigając dotychczasowego rekordzistę Earth Simulator o wydajności 35,86 TFLOPS. Po rozbudowie do 16 tysięcy procesorów i osiągnięciu wydajności 70,72 TFLOPS, w listopadzie 2004 roku nowy superkomputer został odnotowany na pierwszym miejscu listy TOP500[3], jako najszybszy superkomputer na świecie. Kolejne wersje superkomputerów opartych na tej architekturze znajdowały się na szczycie tej listy przez kolejne trzy lata, osiągając 135,5 TFLOPS w czerwcu 2005 roku, 280,6 TFLOPS w listopadzie 2005 roku i 478,2 TFLOPS w listopadzie 2007 roku[4].
Blue Gene/P
[edytuj | edytuj kod]
26 czerwca 2007 roku IBM zaprezentował drugą generację superkomputera Blue Gene – Blue Gene/P, zaprojektowaną, aby uzyskać 1 PFLOPS[5].
Architektura Blue Gene/P oparta jest na procesorach IBM PowerPC 450, taktowanych zegarami o częstotliwości 850 MHz. Cztery procesory zintegrowane są na jednym układzie scalonym. 32 takie układy montowane są na jednej płycie, a 32 płyty mieszczą się w jednym racku. Pojedynczy rack zawiera więc 4096 procesorów i może wykonywać 14 bilionów operacji na sekundę. Aby uzyskać 1 PFLOPS potrzebne są 72 takie racki, czyli łącznie 294 912 procesorów. Wydajność energetyczna systemów Blue Gene/P to maksymalnie 378 MFLOPS/W, a system o wydajności 1 PFLOPS zużywa około 2,27 MW mocy[6]. Maksymalna możliwa konfiguracja to 216 racków, co umożliwia uzyskanie 3 PFLOPS[7].
Pomiędzy komputerami Blue Gene/L i Blue Gene/P istnieje kilka zasadniczych różnic. W systemie P zastosowano czterordzeniowe procesory (w L były dwurdzeniowe), które są taktowane szybszym zegarem (850 MHz zamiast 700 MHz). Blue Gene/P korzysta też z większej pamięci operacyjnej oraz wykorzystuje tryb SMP (ang. symmetric multiprocessing – przetwarzanie symetryczne), dzięki czemu można go programować podobnie jak programuje się komercyjnie dostępne klastry komputerowe. System operacyjny superkomputera Blue Gene/P bazuje na Linuksie, a aplikacje można tworzyć w standardowych językach programowania, takich jak Fortran, C czy C++.
Pierwszy system oparty na architekturze Blue Gene/P, nazywany JUGENE, został uruchomiony 12 listopada 2007 roku w Centrum Badawczym w Jülich[8]. Posiadał 65535 procesorów, miał moc obliczeniową 180 TFLOPS i był w lutym 2009 roku najszybszym superkomputerem w Europie i szóstym na świecie. W maju 2009 roku został rozbudowany do pełnej konfiguracji, osiągając wydajność 1 PFLOPS.
W kolejnych latach IBM zainstalował wiele systemów opartych na architekturze Blue Gene/P. Moc obliczeniowa największych to:
- 450 TFLOPS – zainstalowanego w Argonne National Laboratory w 2007 roku[9],
- 415 TFLOPS – zainstalowanego w Lawrence Livermore National Laboratory w 2009 roku[10],
- 190 TFLOPS – zainstalowanego w King Abdullah University of Science and Technology w Arabii Saudyjskiej w 2009 roku[11].
Blue Gene/Q
[edytuj | edytuj kod]Architektura Blue Gene/Q powstała jako dalsze rozwinięcie Blue Gene/P. Wykorzystuje procesory o 18 rdzeniach (16 na obliczenia, jeden na system operacyjny i jeden rezerwowy)[12] z Hyper-Threadingiem umożliwiającym uruchamianie 4 wątków na każdym rdzeniu. Procesory taktowane są zegarem 1,6 GHz i osiągają wydajność 204 GFLOPS przy zużyciu mocy wynoszącym 55 watów[12]. Prototypowy system oparty na tej architekturze został zaprezentowany w listopadzie 2010 roku. Uzyskał wydajność 1684 MFLOPS/W i znalazł się na pierwszym miejscu listy Green500, jako najbardziej energooszczędny system komputerowy na świecie[13].
W czerwcu 2012 superkomputer Sequoia oparty na architekturze Blue Gene/Q zajął pierwsze miejsce na liście najszybszych komputerów świata TOP500. Zbudowany z 98 304 procesorów i posiadający łącznie ponad 1,5 miliona rdzeni, osiągnął moc obliczeniową 16324 TFLOPS[14]. Na tej samej liście znalazło się pięć kolejnych komputerów Blue Gene/Q o mocy przewyższającej 1 PFLOPS[15]:
- 8162 TFLOPS – Mira, zainstalowany w Argonne National Laboratory,
- 1725 TFLOPS – Fermi, zainstalowany w Uniwersytecie Bolońskim we Włoszech,
- 1380 TFLOPS – JUQUEEN, zainstalowany w Forschungszentrum Jülich w Niemczech,
- 1207 TFLOPS – Blue Joule, zainstalowany w Daresbury Laboratory w Wielkiej Brytanii,
- 1042 TFLOPS – DiRAC, zainstalowany w Uniwersytecie Edynburskim w Wielkiej Brytanii.
Ogółem, w czerwcu 2012 roku wśród 10 najszybszych superkomputerów świata 4 były oparte na architekturze Blue Gene/Q, a wśród 50 najszybszych – 12[15].
Przypisy
[edytuj | edytuj kod]- ↑ Mark Harris: Obama honours IBM supercomputer. Techradar, 18 września 2009. [dostęp 2009-09-18].
- ↑ IBM Announces $100 Million Research Initiative to build World’s Fastest Supercomputer. IBM, 2001. [dostęp 2012-02-20]. (ang.).
- ↑ TOP 10 Sites for November 2004. TOP500. (ang.).
- ↑ TOP 10 Sites for November 2007. TOP500. (ang.).
- ↑ IBM pokazał najszybszy komputer świata. Gazeta.pl, 27 czerwca 2007.
- ↑ Blue Gene/P Solution w rankingu Green500. Green500. (ang.).
- ↑ IBM Triples Performance of World’s Fastest, Most Energy-Efficient Supercomputer. ibm.com, 26 czerwca 2007. (ang.).
- ↑ US commissions beefy IBM supercomputer. IDG News Service, 2007-11-12. (ang.).
- ↑ Interpid system Ranking History. TOP500. [dostęp 2011-09-09].
- ↑ Dawn system Ranking History. TOP500. [dostęp 2011-09-09].
- ↑ Shaheen system Ranking History. TOP500. [dostęp 2011-09-09].
- ↑ a b Michael Feldman: IBM Specs Out Blue Gene/Q Chip. HPC Wire, 22 sierpnia 2011. (ang.).
- ↑ The Green500 List - November 2010. Green500. (ang.).
- ↑ Lawrence Livermore’s Sequoia Supercomputer Towers above the Rest in Latest TOP500 List. TOP500, 2012-06-18. [dostęp 2012-06-18]. [zarchiwizowane z tego adresu (2012-06-18)]. (ang.).
- ↑ a b TOP500 List - June 2012 (1-100). TOP500, 2012-06-18. [dostęp 2012-06-18]. [zarchiwizowane z tego adresu (2014-01-13)]. (ang.).