• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Titan - superkomputer

    Przeczytaj także...
    Koło zamachowe – koło o dużym momencie bezwładności, wykorzystywane do krótkotrwałego magazynowania energii mechanicznej. Jest prostym akumulatorem mechanicznym gromadzącym energię kinetyczną. Stosowane w szeroko pojętej mechanice, znajduje zastosowanie zarówno w prostych konstrukcjach (np. koło garncarskie), jak i w nowoczesnych silnikach.Sandia National Laboratories jest amerykańskim instytutem naukowo badawczym zajmującym się badaniami naukowymi oraz opracowywaniem technologii w dziedzinie energii i broni nuklearnych. Sandia jest instytutem federalnym Rządu Stanów Zjednoczonych, na zlecenie jednak Departamentu Energii USA, zarządzany jest przez Sandia Corporation, będącą częścią koncernu Lockheed Martin
    National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) (pol. Amerykańska Narodowa Służba Oceaniczna i Meteorologiczna lub Narodowa Administracja ds. Oceanów i Atmosfery) – amerykańska agencja rządowa zajmująca się prognozą pogody, ostrzeżeniami sztormowymi, ostrzeżeniami przed innymi ekstremalnymi zjawiskami pogodowymi (m.in. rekonesansem cyklonów tropikalnych). Pomimo, że jest nakierowana na działalność operacyjną (modele numeryczne, prognoza pogody, prognoza falowania, zbieranie danych), to część działalności zajmują badania naukowe. NOAA ma spektakularne sukcesy w opracowaniu reanalizy danych meteorologicznych używanych w badaniach klimatu. Ma bogatą historię w rozwoju globalnych i regionalnych numerycznych prognoz pogody i rozwoju satelitarnych technik w meteorologii, hydrologii i oceanografii.
    Superkomputer Titan w Oak Ridge National Laboratory

    Titansuperkomputer o mocy obliczeniowej 17,59 PFLOPS, wyprodukowany przez Cray Inc. i uruchomiony w październiku 2012 w Oak Ridge National Laboratory w USA. Od listopada 2012 do czerwca 2013 był najszybszym superkomputerem na świecie. W czerwcu 2013 został prześcignięty przez wyprodukowany w Chinach superkomputer Tianhe-2. W czerwcu 2016 powstał jeszcze szybszy komputer Sunway TaihuLight, co sprawiło, że Titan jest teraz 3 najszybszym superkomputerem na świecie.

    Półprzewodniki − najczęściej substancje krystaliczne, których konduktywność (przewodnictwo właściwe) może być zmieniana w szerokim zakresie (np. 10 do 10 S/cm) poprzez domieszkowanie, ogrzewanie, oświetlenie bądź inne czynniki. Przewodnictwo typowego półprzewodnika plasuje się między przewodnictwem metali i dielektryków.Stany Zjednoczone, Stany Zjednoczone Ameryki (ang. United States, US, United States of America, USA) – federacyjne państwo w Ameryce Północnej graniczące z Kanadą od północy, Meksykiem od południa, Oceanem Spokojnym od zachodu, Oceanem Arktycznym od północnego zachodu i Oceanem Atlantyckim od wschodu.

    Budowa[]

    Titan powstał w wyniku rozbudowy wcześniejszego superkomputera Jaguar, poprzez wyposażenie go w układy GPU. Koszt rozbudowy wyniósł 97 milionów USD. Większość tej kwoty wyłożył Departament Energii Stanów Zjednoczonych, część kosztów poniósł National Oceanic and Atmospheric Administration.

    Diagnostyka obrazowa (obrazowanie medyczne, obrazowanie radiologiczne) – dział diagnostyki medycznej zajmujący się obrazowaniem zmian fizjologicznych oraz patologicznych zachodzących w ciele ludzkim za pomocą różnego rodzaju oddziaływań fizycznych. Znajduje się ona na pograniczu radiologii oraz medycyny nuklearnej.NVIDIA Corporation NASDAQ: NVDA – amerykańska firma komputerowa; jeden z największych na świecie producentów procesorów graficznych i innych układów scalonych przeznaczonych na rynek komputerowy. NVIDIA jest także głównym dostawcą (pod względem udziału w rynku) producentów kart graficznych dla komputerów osobistych ze swoją standardową serią GeForce.

    Rozbudowa Jaguara do Titana przebiegała w dwóch fazach. Pierwsza faza, zakończona w lutym 2012, obejmowała zastąpienie sześciordzeniowych procesorów AMD Opteron (po 2 na węźle) przez szesnastordzeniowe (1 na węzeł). Ta rozbudowa spowodowała zwiększenie liczby rdzeni z 224 256 do 299 008. Jednocześnie została podwojona ilość pamięci RAM (z 300 do 600 TB), oraz rozbudowano sieć wewnętrzną. 960 węzłów zostało dodatkowo wyposażone w akceleratory Fermi, tworząc prototypowy układ TitanDev, na którym testowano oprogramowanie pełnej wersji Titana. Ta faza rozbudowy zwiększyła moc obliczeniową Jaguara z 2,3 do 3,3 PFLOPS.

    Procesor graficzny, inaczej GPU (ang. Graphics Processing Unit) – jest główną jednostką obliczeniową znajdującą się w nowych kartach graficznych.Sunway TaihuLight – superkomputer o mocy obliczeniowej 93 PFLOPS, uruchomiony w 2016 roku w Wuxi w Chinach. W czerwcu 2016 roku znalazł się na pierwszym miejscu listy TOP500 – superkomputerów o największej mocy obliczeniowej na świecie, prześcigając wcześniejszego rekordzistę Tianhe-2, o mocy obliczeniowej 33 PFLOPS.

    W drugiej fazie rozbudowy zastąpiono 18 688 serwerów kasetowych Cray XT5 serwerami XK7. Każdy zawiera szesnastordzeniowy procesor AMD Opteron 6274, 32 GB RAM oraz układ GPU Nvidia Tesla K20X. Każdy układ K20X zawiera 2688 rdzeni CUDA. Tym samym całkowity system zawiera 299 008 rdzeni procesorów oraz ponad 50 milionów rdzeni obliczeniowych CUDA. W odróżnieniu od systemów opartych na samych procesorach, większość obliczeń jest wykonywanych przez układy GPU, natomiast procesory odpowiadają głównie za przydzielanie zadań do GPU.

    Tianhe-2 (Droga Mleczna-2) – superkomputer o mocy obliczeniowej 33,86 PFLOPS, zbudowany przez NUDT w Chinach. W czerwcu 2013 roku znalazł się na pierwszym miejscu listy TOP500 – superkomputerów o największej mocy obliczeniowej na świecie, prześcigając wcześniejszego rekordzistę Titan, o mocy obliczeniowej 17,59 PFLOPS.Dynamika płynów – dział mechaniki płynów zajmujący się ruchem płynu (czyli cieczy lub gazu), a w szczególności siłami powodującymi ten ruch.

    Titan zajmuje powierzchnię 404 m² i zużywa 8,2 MW mocy. Wykorzystanie zasilania i chłodzenia używanego przez Jaguara umożliwiło zaoszczędzenie około 20 milionów USD w czasie budowy. Jest zasilany napięciem 480 V, co pozwala na użycie cieńszych kabli zasilających. W przypadku awarii zasilania, koło zamachowe z włókna węglowego może utrzymać zasilanie przez 16 sekund. Jeśli utrata zasilania trwa dłużej niż 2 sekundy, uruchamiane są generatory diesla. Ich uruchomienie trwa około 7 sekund, a po tym czasie mogą one zasilać komputer dowolnie długo. Procesory Titana są chłodzone powietrzem za pomocą radiatorów, a doprowadzane powietrze jest wcześniej schładzane za pomocą wody o temperaturze 5,5 °C.

    FLOPS (ang. FLoating point Operations Per Second) – liczba operacji zmiennoprzecinkowych na sekundę. Jest jednostką mocy obliczeniowej komputerów, używaną szczególnie w zastosowaniach naukowych. Jest bardziej uniwersalna od wcześniej używanej jednostki MIPS (instrukcji procesora na sekundę).Terabajt (skrót TB), Tebibajt (skrót TiB) – jednostki używane w informatyce między innymi do określania rozmiaru największych pamięci masowych, zasobów plików i baz danych. Przedrostek tera pochodzi od greckiego słowa téras (potwór); przedrostek tebi został utworzony sztucznie (zob. przedrostek dwójkowy).

    Projekty badawcze[]

    Titan jest przeznaczony dla środowiska naukowego i wnioski o wykorzystanie jego czasu są recenzowane przez Oak Ridge Computing Leadership Facility (OCLF). W 2009 roku zgłoszono 50 takich wniosków, z których wybrano 6 na podstawie ich istotności oraz możliwości pełnego wykorzystania mocy obliczeniowej nowego systemu. Kod programu dla każdego z tych projektów musiał zostać zmodyfikowany tak, aby móc wykorzystywać moc obliczeniową rdzeni GPU, ale żeby mógł być też uruchomiony na maszynach opartych o tradycyjne procesory, tak żeby nie był uzależniony od dostępności Titana.

    Jaguar – superkomputer o mocy obliczeniowej 1,759 PFLOPS (wykonujący 1759 bilionów operacji na sekundę), wybudowany przez Cray Inc. i zainstalowany w Oak Ridge National Laboratory w 2009 roku. Od listopada 2009 do listopada 2010 był najszybszym superkomputerem na świecie. W listopadzie 2010 został prześcignięty przez komputer Tianhe-I w Chinach. W 2012 roku Jaguar został przebudowany i wyposażony w układy GPU, tworząc superkomputer Titan o dziesięciokrotnie większej mocy obliczeniowej.Reaktor jądrowy – urządzenie, w którym przeprowadza się z kontrolowaną szybkością reakcje jądrowe; na obecnym etapie rozwoju nauki i techniki są to przede wszystkim reakcje rozszczepienia jąder atomowych. Reakcje te mają charakter łańcuchowy – produkty reakcji (w tym głównie neutrony) mogą zainicjować kilka następnych. Aby uniknąć lawinowego wzrostu szybkości reakcji, reaktor dzieli się na strefy wypełnione na przemian paliwem, chłodziwem oraz moderatorem, czyli substancją spowalniającą neutrony. Szybkość reakcji kontrolowana jest m.in. przez zmianę wzajemnego położenia lub proporcji tych składników, a także przez wprowadzanie dodatkowych substancji pochłaniających lub spowalniających neutrony, zawartych w tzw. prętach regulacyjnych (służących do normalnej regulacji parametrów reakcji) oraz prętach bezpieczeństwa (stosowanych do awaryjnego wyłączania reaktora). Substancjami używanymi do pochłaniania neutronów termicznych są m.in. bor i kadm, natomiast jako moderatorów używa się m.in. berylu, grafitu, a także wody, pełniącej równocześnie rolę chłodziwa.

    Wśród 6 zaklasyfikowanych projektów znalazły się:

  • S3D – projekt symulacji procesu spalania w silnikach diesla działających na biopaliwach,
  • WL-LSMS – projekt symulacji oddziaływań pomiędzy elektronami i atomami w materiałach magnetycznych w temperaturach powyżej zera absolutnego,
  • Denovo – projekt symulacji reakcji jądrowych w celu zwiększenia efektywności i zmniejszenia ilości zanieczyszczeń w reaktorach jądrowych,
  • Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator (LAMMPS) – badanie zachowania cząsteczek za pomocą dynamiki molekularnej w skalach od atomowej do relatywistycznej, w celu głębszego zrozumienia zachowań półprzewodników, biomolekuł i polimerów,
  • CAM-SE – połączenie globalnego modelu atmosfery Community Atmosphere Model (CAM) z modelem dynamiki płynów High Order Method Modeling Environment, w celu stworzenia dokładniejszych modeli klimatycznych,
  • Non-Equilibrium Radiation Diffusion – badanie zachowania neutralnych cząstek dla zastosowań w fuzji jądrowej, dynamice płynów, diagnostyce obrazowej, reaktorach jądrowych, bateriach i silnikach spalinowych.
  • Przypisy

    1. Titan – Cray XK7 , Opteron 6274 16C 2.200GHz, Cray Gemini interconnect, NVIDIA K20x (ang.). TOP500. [dostęp 2012-11-27].
    2. Shara Tibken: Titan supercomputer debuts for open scientific research (ang.). CNET, 29 października, 2012. [dostęp 2012-11-27].
    3. Oak Ridge Claims No. 1 Position on Latest TOP500 List with Titan (ang.). TOP500, 2012-11-12. [dostęp 2012-11-27].
    4. China’s Tianhe-2 Supercomputer Takes No. 1 Ranking on 41st TOP500 List (ang.). TOP500, 2013-06-17. [dostęp 2013-06-17].
    5. Michael Feldman: GPUs Will Morph ORNL's Jaguar Into 20-Petaflop Titan (ang.). HPC Wire, 11 października, 2011. [dostęp 2012-11-27].
    6. Timothy Prickett Morgan: Oak Ridge changes Jaguar's spots from CPUs to GPUs (ang.). The Register, 2011-11-11. [dostęp 2012-11-27].
    7. Damon Poeter: Cray's Titan Supercomputer for ORNL Could Be World's Fastest (ang.). PC Magazine, 11 października, 2011. [dostęp 2012-11-27].
    8. Frank Munger: Titan's ready to roll; ORNL supercomputer may become world's No. 1 (ang.). Knox News, 29 października, 2012. [dostęp 2012-11-27].
    9. ORNL Review Vol. 45 (ang.). Oak Ridge National Laboratory, 2012. [dostęp 2012-11-27].
    10. NVIDIA Unveils World's Fastest, Most Efficient Accelerators, Powers World's No. 1 Supercomputer (ang.). Nvidia. [dostęp 2012-11-27].
    11. ORNL Debuts Titan Supercomputer (ang.). Oak Ridge Leadership Computing Facility. [dostęp 2012-11-27].
    12. Michael Feldman: NVIDIA Unveils 1.3 Teraflop GPU for Supercomputing (ang.). hpcwire. [dostęp 2012-11-27].
    13. Introducing Titan (ang.). Oak Ridge Leadership Computing Facility. [dostęp 2012-11-27].
    14. Anand Lal Shimpi: Inside the Titan Supercomputer (ang.). Anandtech, 31 października, 2012. [dostęp 2012-11-27].
    15. Oak Ridge National Laboratory Tour – Backup Power (ang.). Anandtech, 30 października, 2012. [dostęp 2012-11-27].
    16. Oak Ridge National Laboratory Tour – Cooling Requirements (ang.). Anandtech, 30 października, 2012. [dostęp 2012-11-27].
    17. TITAN: Built for Science (ang.). Oak Ridge Leadership Computing Facility. [dostęp 2012-11-27].
    18. Sergey Zybin: LAMMPS Molecular Dynamics Simulator (ang.). Sandia National Laboratories. [dostęp 2012-11-27].
    Kontrolowana synteza termojądrowa - reakcja termojądrowa, która miałaby podlegać kontrolowanemu przebiegowi. Główną motywacją kontrolowania syntezy termojądrowej jest wykorzystanie jej jako źródła energii.PC Magazine (czasami nazywane w skrócie PC Mag) to magazyn komputerowy, obecnie publikowany w oryginalnej amerykańskiej wersji jako miesięcznik (do 2008 r. był dwutygodnikiem z wydaniami podwójnymi w lipcu i sierpniu). Ma wersję drukowaną i sieciową. Magazyn jest wydawany przez Ziff-Davis Publishing Holdings Inc.



    w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)

    Warto wiedzieć że... beta

    Radiator [łac.] (rozpraszacz ciepła) – element lub zespół elementów odprowadzających ciepło z elementu, z którym się styka, do otoczenia (np. powietrza). Radiator jest specjalnie ukształtowaną bryłą z metalu (lub jego stopów) dobrze przewodzącego ciepło o rozwiniętej powierzchni od strony powietrza zazwyczaj w postaci żeber, prętów by zwiększyć przekazywanie ciepła. Radiatory wykonuje się najczęściej z aluminium i miedzi. Aluminium często barwi się na czarno. Powszechnie stosowane są w elektronice, ze względu na dużą ilość ciepła wydzielaną z niewielkich elementów, co odpowiada dużej gęstości mocy.
    CUDA (ang. Compute Unified Device Architecture) – opracowana przez firmę Nvidia uniwersalna architektura procesorów wielordzeniowych (głównie kart graficznych) umożliwiająca wykorzystanie ich mocy obliczeniowej do rozwiązywania ogólnych problemów numerycznych w sposób wydajniejszy niż w tradycyjnych, sekwencyjnych procesorach ogólnego zastosowania.
    Wat – jednostka mocy lub strumienia energii w układzie SI (jednostka pochodna układu SI), oznaczana symbolem W. Nazwa wat pochodzi od nazwiska brytyjskiego inżyniera i wynalazcy Jamesa Watta.
    Departament Energii Stanów Zjednoczonych lub ang. The United States Department of Energy (DOE) – to urząd federalny Stanów Zjednoczonych Ameryki zajmujący się problemami energii i bezpieczeństwa materiałów nuklearnych. Do zadań DOE należą: amerykański program broni nuklearnych, produkcja reaktorów atomowych dla amerykańskiej floty, oszczędność energii, badania w zakresie energii, odpady promieniotwórcze, i krajowa produkcja energii.
    Włókno węglowe (włókno karbonizowane) – włókno powstające w wyniku kontrolowanej pirolizy poliakrylonitrylu i innych polimerów organicznych, składające się prawie wyłącznie z rozciągniętych struktur węglowych podobnych chemicznie do grafitu.
    Opteron to pierwszy procesor x86 ósmej generacji bazujący na jądrze AMD K8 i zarazem pierwszy procesor implementujący architekturę AMD64 (poprzednio znaną jako x86-64). Procesor został zaprezentowany 22 kwietnia 2003 roku i przeznaczony na rynek serwerów oraz do klastrów obliczeniowych. Architektura procesora Opteron wprowadziła kilka nowości: m.in. każdy procesor ma własny kontroler pamięci, dzięki czemu chipsety płyt głównych dla tych komputerów są mniej złożone i bardziej niezawodne. W komputerach wieloprocesorowych daje to również możliwość zwiększania zarówno dostępnej ilości pamięci, jak zwiększania dostępnej przepustowości wraz ze wzrostem liczby obecnych procesorów w systemie.
    Cray, Inc. – amerykańska firma komputerowa z siedzibą w Seattle, stan Washington, opracowująca i produkująca superkomputery. Powstała w marcu 2000 r. z połączenia Tera Computer i Cray Research.

    Reklama