Европейский консорциум, насчитывающий десятки участников, планирует создание суперкомпьютера, в основе архитектуры которого будут лежать процессоры, используемые сейчас в качестве процессоров смартфонов, планшетных компьютеров и других мобильных устройств. При этом, будущий суперкомпьютер будет обладать вычислительной мощностью на уровне экзафлопса (10^18 операций с плавающей запятой в секунду), что в тысячи раз превышает вычислительную мощность самых быстрых современных суперкомпьютеров.
Оглядываясь на историю можно сказать, что область суперкомпьютерных вычисления всегда являлась отражением уровня развития вычислительной техники. В 1970-х и 80-х годах суперкомпьютеры Cray и им подобные весьма походили на универсальные ЭВМ, возможности которых были расширены за счет использования дополнительных процессоров. В 1990-х и 2000-х годах, когда компьютеры и ноутбуки уже получили достаточное распространение, суперкомпьютеры начали представлять собой место сосредоточения сотен, тысяч и теперь миллионов процессоров и вычислительных ядер. И подтверждением этому является самый быстрый суперкомпьютер, китайский Tianhe-2, который приводится в действие 3.1 миллионами вычислительных ядер.
Одной из "обратных сторон медали" использования в суперкомпьютерах обычных процессоров, разработчики которых многим пожертвовали в угоду их высокой производительности, является высокое энергопотребление. К примеру, будущая японская вычислительная система экза-уровня, построенная на базе обычных и графических процессоров, будет потреблять от 30 до 40 МВт энергии. Такой уровень потребления не только требует использования мощных систем охлаждения, но и обуславливает чрезвычайно высокую стоимость эксплуатации подобных систем.
Процессоры для мобильных устройств, в отличие от обычных процессоров, изначально разрабатывались для работы в условиях жесточайшего энергетического дефицита, в условиях, в которых идет борьба за каждый милливатт потребляемой энергии. Но мощность современных ARM-процессоров в настоящее время не так уж и мала, что позволяет рассматривать их в качестве кандидатов на процессоры будущих суперкомпьютеров, которые при высокой производительности будут потреблять в разы меньше энергии, нежели сопоставимые суперкомпьютеры, построенные на базе обычных процессоров.
Проект, о котором сейчас идет речь, называется проект Mont-Blanc. Он был начат в конце 2011 года специалистами Центра суперкомпьютерных вычислений в Барселоне (Barcelona Supercomputing Center). К настоящему моменту времени к этому проект присоединились еще 14 участников, а на финансирование работ выделена сумма в 22 миллиона евро, которая будет постепенно перечисляться до сентября 2016 года.
Реализация проекта Mont-Blanc может похвастаться первыми результатами. В его рамках уже была разработана и были изготовлены опытные образцы блейд-серверов, которые станут "строительными кирпичиками" будущего суперкомпьютера. Эти опытные сервера построены на базе двухядерных процессоров Samsung Exynos 5, которые представляют собой систему-на-чипе, содержащую вычислительные ядра ARM Cortex-A15 и процессоры графических ускорителей. При этом, уровень энергопотребления такого сервера в 15-30 раз меньше уровня потребления сервера аналогичной производительности на основе обычных процессоров.
Вполне естественно, что создание суперкомпьютера с экстремальной производительностью на базе ARM-процессоров потребует использования поистине огромного количества вычислительных ядер. Это, в свою очередь потянет за собой значительное усложнение программного обеспечения суперкомпьютера, который должен будет оперировать одновременным исполнением миллиардов программных "нитей", что намного больше 12 миллионов "нитей" которые могут работать на суперкомпьютере Tianhe-2. Такая проблема, быстрее всего, потребует разработки новой операционной системы и новых средств создания программного обеспечения, при помощи которых можно будет получить от системы максимальную отдачу, сохранив при этом возможности гибкого управления количеством потребляемой энергии.
Согласно мнению некоторых экспертов в области суперкомпьютерных вычислений, существующие x86 процессоры, объединенные с графическими ускорителями, еще долго будут оставаться основной тенденцией архитектуры суперкомпьютеров, которые будут занимать лидирующее положение в рейтинге Top-500. Но работы в направлении создания суперкомпьютерных систем на базе ARM-процессоров являются "мудрой" инвестицией в будущее этой области.
Подпишись: