Fuld udnyttelse af supercomputeres potentiale

Et EU-initiativ har designet og udviklet en computerplatform baseret på en ny hukommelsesteknologi. Det vil hjælpe med at forbedre input/output (I/O) ydeevnen af ​​højtydende computersystemer (HPC).

Takket være deres evne til at implementere simulationsbaseret forudsigelighed med høj nøjagtighed, HPC-systemer bruges i stigende grad i forskellige applikationer, spænder over stort set alle brancher og sektorer. HPC, som involverer tusindvis af processorer, der arbejder parallelt med at analysere milliarder af data i realtid, er ikke uden udfordringer.

Mere komplekse krav til videnskabelig modellering og simulering fremhæver behovet for hurtigere HPC-systemer, der i øjeblikket kan udføre over hundrede kvadrillioner flydende kommaoperationer i sekundet (FLOPS). Næste trin er exascale computing, som kunne levere mindst én exaFLOPS, eller en milliard milliard operationer i sekundet - et niveau, der forventes at blive nået i 2021. Exascale-teknologi vil muliggøre langt mere præcise, detaljerede og større modellering og simulering end dem, der leveres af eksisterende systemer, men der er flere udfordringer involveret. En vigtig er I/O-flaskehalsen, hvor et system ikke har hurtig nok I/O-ydeevne. Det EU-finansierede NEXTGenIO-projekt behandlede netop dette problem.

Projektets hjemmeside siger:"Nuværende systemer er i stand til at behandle data hurtigt, men hastigheder er begrænset af, hvor hurtigt systemet er i stand til at læse og skrive data. Dette repræsenterer et betydeligt tab af tid og energi i systemet. At være i stand til at udvide, og i sidste ende eliminere, denne flaskehals ville øge ydeevnen og effektiviteten af ​​HPC-systemer markant." NEXTGenIO designede og byggede en prototype hardwareplatform for at opnå massive gevinster i I/O-kapaciteter inden for supercomputing, ved hjælp af en ny ikke-flygtig random access memory (NVRAM) teknologi. NVRAM kan hente lagrede data selv efter en strømafbrydelse. Ud over hardwaren, projektet udviklede også en komplet softwarestak, der er implementeret på prototypen. Det nye system ses som spilskiftende på grund af dets evne til at bygge bro mellem hukommelse og lager.

Dr. Michèle Weiland fra EPCC, supercomputing-centret hos NEXTGenIO projektkoordinator The University of Edinburgh, opsummerer projektets mål i et "Primeur Magazine"-interview:"Projektets mål var at fjerne I/O-flaskehalsen så meget som muligt fra HPC-simuleringer, og ikke kun traditionelle HPC-simuleringer, men også de kommende dataintensive og dataanalytiske applikationer. Målet var at prøve at bruge denne nye hukommelsesteknologi til at slippe af med ydeevnegabet, som du har mellem DRAM [dynamic random access memory] og strømmen fremskridt og lægge et lag imellem."

Op at køre

Dr. Weiland tilføjer, at systemet udviklet af NEXTGenIO-projektet (Next Generation I/O for Exascale) vil fortsætte med at køre i tre år. I samme interview, EPCC's Adrian Jackson siger:"Vi har nu et dejligt stabilt brugbart system, og vi har nu omkring to eller tre år til at gøre god brug af dette. Det kommer til at være meget arbejde at tage applikationer og optimere dem, at se, hvordan brugerne vil bruge dem, og hvordan industrien vil interagere."

En nyhed om "HPCwire" fremhæver adskillige HPC-brugssager for projektet. En af dem er projektpartner, European Center for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF). "Ved brug af NEXTGenIO-platformen, ECMWF demonstrerede evnen til at udlæse dataene til den nye hukommelsesklasse og øge ydeevnen markant."