Войти
Экзафлопсные вычисления относятся к вычислительным системам, способным производить как минимум 10 операций с плавающей запятой в секунду (1 exa FLOPS). Терминология, как правило, относится к производительности систем суперкомпьютеров, и хотя по состоянию на июнь 2020 года ни одна машина не достигла этой цели, существуют системы, предназначенные для достижения этой вехи. В апреле 2020 года сеть распределенных вычислений Folding @ home достигла вычислительной производительности в один экзафлопс.
Экзафлопсные вычисления станут значительным достижением в компьютерной инженерии. В первую очередь это позволит улучшить научные приложения и более качественные прогнозы, такие как прогноз погоды и персонализированная медицина. Exascale также достигает расчетной вычислительной мощности человеческого мозга на нейронном уровне, что является целью Human Brain Project. Как и в списке TOP500, здесь также ведется гонка за право быть первой страной, которая создаст эксафлопсный компьютер.
Число операций с плавающей запятой в секунду (FLOPS) является мерой производительности компьютера. FLOPS может быть записан с различными показателями точности, однако стандартная мера, используемая списком суперкомпьютеров TOP500, ранжирует компьютеры по 64-битным (формат с плавающей запятой двойной точности ) операций в секунду с использованием тест LINPACK.
Было признано, что дать приложениям возможность полностью использовать возможности вычислительных систем exascale непросто. Разработка приложений с интенсивным использованием данных на платформах exascale требует наличия новых эффективных парадигм программирования и систем времени выполнения. Проект Folding @ home, первый, кто преодолел этот барьер, полагался на сеть серверов, отправляющих части работы сотням тысяч клиентов с использованием модели клиент-сервер сетевая архитектура.
Первый компьютер петаскейл (10 FLOPS) был введен в эксплуатацию в 2008 году. На конференции supercomputing в 2009 году Computerworld предполагалось внедрение эксафлопсной модели к 2018 году. В июне 2014 года стагнация в списке суперкомпьютеров Top500 заставила наблюдателей усомниться в возможности экзафлопсных систем к 2020 году.
Хотя эксафлопсные вычисления к 2018 году не были достигнуты, в том же году суперкомпьютер Summit OLCF-4 выполнял 1,8 × 10 вычислений в секунду с использованием альтернативной метрики (т. е. не FLOPS) при анализе геномной информации. Команда, выполнившая это, получила Приз Гордона Белла на конференции по суперкомпьютерам ACM / IEEE 2018.
Барьер exaFLOPS был впервые преодолен в марте 2020 года распределенным Folding @ home проект.
По состоянию на июнь 2020 года Китай имеет два из пяти самых быстрых суперкомпьютеров в мире. По словам главы вычислительной школы Национального университета оборонных технологий (NUDT), первый в Китае суперкомпьютер exascale будет введен в эксплуатацию после середины 2020 года. Согласно национальному плану по выпуску следующего поколения высокопроизводительных компьютеров, Китай разработает эксафлопсный компьютер в течение 13-го пятилетнего периода (2016–2020 гг.). Над проектом работают правительство нового района Тяньцзинь Биньхай, NUDT и Национальный суперкомпьютерный центр в Тяньцзине. Планируется, что после Тяньхэ-1 и Тяньхэ-2 преемник exascale будет называться Тяньхэ-3.
В 2008 г. две правительственные организации Соединенных Штатов Америки в составе Министерства энергетики США, Управления науки и Национального управления ядерной безопасности, предоставили финансирование разработки суперкомпьютера exascale; Сандийская национальная лаборатория и Национальная лаборатория Ок-Ридж также должны были сотрудничать в разработке экзадачных проектов. Предполагалось, что эта технология будет применяться в различных областях исследований, требующих интенсивных вычислений, включая фундаментальные исследования, инженерное дело, землеведение, биологию, материаловедение, вопросы энергетики и национальная безопасность.
В январе 2012 года Intel приобрела линейку продуктов InfiniBand у QLogic за 125 миллионов долларов США, чтобы выполнить свое обещание по разработке технологии экзафлопсных вычислений к 2018 году.
К 2012 году Соединенные Штаты выделили 126 миллионов долларов на разработку эксафлопсных вычислений.
В феврале 2013 года, Intelligence Advanced Research Projects Activity запустила программу (C3), которая предусматривает новое поколение сверхпроводящих суперкомпьютеров, которые работают на экзадачных скоростях на основе сверхпроводимости логика. В декабре 2014 года было объявлено о заключении многолетнего контракта с IBM, Raytheon BBN Technologies и Northrop Grumman на разработку технологий для программы C3.
29 июля 2015 года Барак Обама подписал исполнительный директор приказ о создании Национальной стратегической инициативы в области вычислительной техники, призывающей к ускоренному развитию эксафлопсной системы и финансированию исследований в области постполупроводниковых вычислений. В рамках проекта Exascale Computing Project к 2021 году надеется построить экзафлопсный компьютер.
18 марта 2019 года Министерство энергетики США и Intel объявили, что первый суперкомпьютер exaFLOPS будет к концу 2021 года будет работать в Аргоннской национальной лаборатории. Компьютер с именем Aurora должен быть доставлен в Аргонн Intel и Cray (ныне Hewlett Packard Enterprise), и ожидается, что он будет использовать Intel Xe GPGPU вместе с будущим процессором Xeon Scalable и будет стоить 600 миллионов долларов США.
7 мая 2019 года Министерство энергетики США объявило о контракте с Cray (теперь Hewlett Packard Enterprise) построить суперкомпьютер Frontier в Национальной лаборатории Ок-Ридж. Ожидается, что Frontier будет введен в эксплуатацию в 2021 году, и с производительностью более 1,5 эксафлопс он должен стать самым мощным компьютером в мире.
4 марта 2020 года Министерство энергетики США объявило о контракте с Hewlett Packard Enterprise и AMD построят суперкомпьютер El Capitan стоимостью 600 миллионов долларов США, который будет установлен в Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса (LLNL). Ожидается, что он будет использоваться в первую очередь (но не исключительно) для моделирования ядерного оружия. Впервые о El Capitan было объявлено в августе 2019 года, когда Министерство энергетики и LLNL объявили о покупке суперкомпьютера Shasta у Cray. El Capitan будет запущен в эксплуатацию в начале 2023 года и будет иметь производительность 2 эксафлопса в секунду. Он будет использовать процессоры AMD и графические процессоры с 4 графическими процессорами Radeon Instinct на каждый процессор EPYC Zen 4 для ускорения задач искусственного интеллекта. Эль-Капитан должен потреблять около 40 МВт электроэнергии.
В июне 2017 года Тайвань Национальный центр высокопроизводительных вычислений инициировал усилия по разработке и созданию первого тайваньского суперкомпьютера exascale путем финансирования строительства нового промежуточного суперкомпьютера на основе полной передачи технологии от корпорации Fujitsu из Японии, который в настоящее время создает самый быстрый и мощный суперкомпьютер на базе AI в Японии. Кроме того, на Тайване были предприняты многочисленные другие независимые тайваньские усилия с акцентом на быстрое развитие технологии эксафлопсных суперкомпьютеров, например, тайваньской Foxconn Corporation, которая недавно спроектировал и построил самый большой и самый быстрый суперкомпьютер на Тайване. Этот новый суперкомпьютер Foxconn призван служить отправной точкой в исследованиях и разработках на пути к проектированию и созданию современного тайваньского суперкомпьютера exascale.
В 2011 году в ЕС было начато несколько проектов, направленных на разработку технологий и программного обеспечения для экзафлопсных вычислений. Проект CRESTA (совместные исследования системного программного обеспечения, инструментов и приложений Exascale), проект DEEP (платформа динамического входа ExaScale) и проект Mont-Blanc. Крупный европейский проект, основанный на переходе на экзафлопсную шкалу, - это проект MaX («Материалы на экзафлопе»). Энергетически ориентированный центр передового опыта (EoCoE) использует экзадачные технологии для поддержки исследований и приложений безуглеродной энергетики.
В 2015 году крупномасштабный проект масштабируемой, энергоэффективной, отказоустойчивой и прозрачной адаптации программного обеспечения (SERT) исследовательский проект между Манчестерским университетом и STFC Лабораторией Дарсбери в Чешире получил награду c. 1 миллион фунтов стерлингов от Исследовательского совета Великобритании по инженерным и физическим наукам. Проект SERT должен был начаться в марте 2015 года. Он будет финансироваться EPSRC в рамках программы «Программное обеспечение для будущего II», и проект будет сотрудничать с Группой численного анализа (NAG), Cluster Vision и Советом по научно-техническим средствам ( STFC).
28 сентября 2018 г. Европейское совместное предприятие по высокопроизводительным вычислениям (EuroHPC JU) было официально учреждено ЕС. EuroHPC JU намерен построить к 2022/2023 году суперкомпьютер exascale. EuroHPC JU будет совместно финансироваться его общественными членами с бюджетом около 1 миллиарда евро. Финансовый вклад ЕС составляет 486 миллионов евро.
В Японии в 2013 году RIKEN Advanced Institute for Computational Science приступил к планированию экзадачной системы на 2020 год. потреблять менее 30 мегаватт. В 2014 году Fujitsu получила контракт от RIKEN на разработку суперкомпьютера следующего поколения, который придет на смену K computer. Преемник называется Fugaku и стремится иметь производительность не менее 1 экзафлопс и будет полностью готов к эксплуатации в 2021 году. Он был частично введен в эксплуатацию в июне 2020 года. В 2015 году Fujitsu объявила о International Supercomputing Conference, что этот суперкомпьютер будет использовать процессоры, реализующие архитектуру ARMv8 с расширениями, которые он проектировал совместно с ARM Limited.
В 2012 году Правительство Индии предложило выделить 2,5 миллиарда долларов США на исследования в области суперкомпьютеров в течение 12-го пятилетнего периода (2012–2017 гг.). Проект должен был осуществляться Индийским институтом науки (IISc), Бангалор. Кроме того, позже выяснилось, что Индия планирует разработать суперкомпьютер с вычислительной мощностью в диапазоне exaFLOPS. Он будет разработан C-DAC в течение следующих пяти лет после утверждения.
