«Эльбрус» станет платформой для сверхмощного российского суперкомпьютера

Обзор

В России приступили к созданию первого крупного суперкомпьютера на отечественном процессоре. По прогнозам экспертов IT-рынка, разработка войдет в мировой рейтинг суперкомпьютеров ТОP-500. В проект планируют инвестировать более 1 млрд руб, сообщает издание Коммерсантъ.

Компьютер будет создан на базе отечественного процессора «Эльбрус».  Производитель процессора – компания МЦСТ. Там информацию об участии в проекте не подтвердили, но уточнили, что при разработке процессоров достигли производительности, которая позволяет использовать их при создании суперкомпьютеров. До этого на «Эльбрусе» работали только небольшие  суперкомпьютеры, размером со шкаф. Разработки же столь крупного масштаба всегда велись на базе процессоров производства, отмечают источники издания Коммерсантъ. 

В создании нового суперкомпьютера принимает участие Институт программных систем им. А. К. Айламазяна. По словам директора института Сергея Абрамова, создание крупного суперкомпьютера из отечественных компонентов – часть долгосрочного военно-промышленного проекта. Согласны с необходимостью создания отечественного суперкомпьютера с отечественными компонентами и другие участники IT-рынка. «Отечественный процессор и прочая элементная база — основа современной кибербезопасности, особенно в оборонной промышленности и вооруженных силах», - поделился мнением гендиректор Acer в России Дмитрий Кравченко.

Особенное значение отечественный суперкомпьютер играет для оборонной промышленности, где может использоваться при разработке и моделировании вооружений. «В боевых условиях необходимо вести огромное количество вычислений, обрабатывать видео, аудио и сенсорные данные. Все это сложно делать без участия кластера суперкомпьютеров»,— согласен руководитель центра бизнес-анализа ГК «Рамакс» Сергей Левашов.

В неофициальном блоге Центра анализа стратегий и технологий (Центр АСТ) bmpd дополняют данные, приведенные в статье издания  Коммерсантъ.

Вероятно, конкретно в тексте идет речь о планируемой к вводу в строй в 2019 году супер-ЭВМ производительностью уровня 1 петафлопс, которая должна быть построена на процессорах «Эльбрус-8СВ», разработанных и производимых АО «МЦСТ» (Москва). Предположительно, данный суперкомпьютер будет введен в эксплуатацию в ФГУП "Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ - ВНИИЭФ", Арзамас-16)  Однако дальнейшее создание перспективных суперкомпьютеров экзафлопной производительности на основе архитектуры «Эльбрус» планируется с использованием перспективного процессора «Эльбрус-16СВ», создаваемого МЦСТ с заявляемыми планами начала серийного производства этих процессоров с 2021 года. В опубликованном МЦСТ в начале 2018 года материале.

сообщалось, что универсальный процессор «Эльбрус-16СВ», находящийся сейчас в стадии создания, представляет собой шестое поколение отечественной архитектуры «Эльбрус», и основные технологические нововведения в ней будут следующие:

• Система на одном кристалле, включающая контроллеры периферийных устройств (т.е. «южный мост» вносится в микропроцессор).
• Аппаратная поддержка виртуализации, в том числе в кодах Intel x86–64.
• Масштабируемая векторизация до 48 флопс за такт.
• Аппаратная поддержка динамической оптимизации (рост производительности ядра).

Сообщается, что процессор «Эльбрус-16СВ» будет обладать производительностью до 1500 Гфлопс и будет выполнен по 16-нм технологии. Количество ядер – 16, тактовая частота – 2ГГц (на ядро), Объем неинклюзивной кэш-памяти (L2+L3) – 40 ГБ. Оперативная память с поддержкой 4-канальной DDR4 (темп – до 102 ГБ/с). Система на кристалле включает в себя следующие интерфейсы: PCIe 3.0, 1/10 Gb Ethernet, SATA 3.0, USB3.0 и др. Планируется возможность объединения до 4 микропроцессоров «Эльбрус-16СВ» на общей памяти с темпом межпроцессорного обмена – до 48 ГБ/с. Процессор «Эльбрус-16СВ» будет содержать около 6 млрд транзисторов и иметь потребляемую мощность около 100 Вт.

Согласно публикации, «новые технологии, закладываемые в микропроцессоре «Эльбрус-16СВ», включают виртуализацию ОС и двоичной трансляции; поддержка технологий SDN и SDS позволит реализовать все, что сегодня строится на микропроцессорах фирмы Intel, – виртуализованные центры обработки данных (в том числе с гостевыми ОС для Intel), системы хранения данных, системы программной коммутации данных, супер-ЭВМ. Микропроцессор «Эльбрус-16СВ» будет по основным показателям сопоставим с высокопроизводительными микропроцессорами фирмы Intel Xeon E7–4850 v4 (Broadwell) и Xeon Platinum 8153 (Skylake), выпущенными во втором и третьем кварталах 2017 года. В дополнение к этим данным следует указать возможность дополнительного повышения производительности «Эльбрус-16СВ» за счет оптимизирующего компилятора. При измерениях, проведенных на пакете SPEC CPU2006 с использованием текущей версии компилятора, логическая скорость процессора «Эльбрус-8С» (1,3 ГГц, 2015 года выпуска) на 17 и 30% превзошла показатели Intel Sandy Bridge (3,76 ГГц, компилятор GCC, 2014 года выпуска) на целочисленных и вещественных задачах соответственно».

«Анализ результатов ведущейся сейчас работы по развитию компилятора показывает, что производительность микропроцессора «Эльбрус-16СВ» на целочисленных задачах вырастет на 20%, а на вещественных – на 35%. Кроме того, оптимизация важнейших библиотек с использованием Ассемблера увеличит их производительность в 3–5 раз, что даст дополнительный прирост производительности прикладных программ на платформе «Эльбрус». Учитывая, что прогноз разработчиков фирмы Intel оценивает рост однопоточной логической скорости их будущих микропроцессоров единицами процентов, микропроцессоры «Эльбрус-16СВ» будут вполне конкурентны к моменту их выпуска в 2021 году».

«На базе разрабатываемых микропроцессоров «Эльбрус» планируется создание ряда супер-ЭВМ петафлопсной производительности (табл. 7). Стопетафлопсный суперкомпьютер на микропроцессорах «Эльбрус-16СВ» сможет на реальных задачах показывать производительность, которая сравнима с супер-ЭВМ экзафлопсного диапазона, построенными с использованием графических и векторных микропроцессоров. При этом показатели энергоэффективности, программируемости и надежности будут обеспечиваться на высоком уровне в силу тех качеств, которые присущи архитектуре «Эльбрус». Дальнейшие планы по освоению пиковой экзафлопсной производительности связаны с появлением в 2025 году 32-ядерного микропроцессора «Эльбрус».

15.11.2018