Суперкомпьютер K computer

K computer является совместной разработкой RIKEN (Институт физико-химических исследований Рикагаку Кенкийо) и Fujitsu, он создавался в рамках инициативы High-Performance Computing Infrastructure (Инфраструктура высокопроизводительных компьютерных вычислений), возглавляемой японским министерством образования, культуры, спорта, науки и технологий (MEXT). Суперкомпьютер установлен на территории кампуса Передового Института Вычислительных Наук в г. Кобе, Япония. K computer находится на третьем месте в списке Top 500 мощнейших суперкомпьютерных систем в мире по данным на ноябрь 2012г. Производительность K computer составляет 10,5 терафлопс.

В основе суперкомпьютера лежит архитектура распределенной памяти. Система состоит из более чем 80000 вычислительных узлов. Компьютер размещается в 864 стойках, каждая стойка содержит 96 вычислительных узлов и 6 узлов ввода/вывода. Каждый узел включает в себя процессор и 16ГБ оперативной памяти. Узлы соединяются между собой на основе топологии «шестимерная петля/тор». В общей сложности, в системе используется 88128 8-ядерных процессоров SPARC64 VIIIfx (705024 ядра), произведенных Fujitsu по 45нм технологии. Уникальная система водяного охлаждения позволяет снизить вероятность отказа оборудования и сократить общее энергопотребление.

K computer является суперкомпьютером общего назначения, обеспечивающим высокий уровень производительности и поддержку широкого ряда приложений. Доступ к компьютеру имеют исследователи и инженеры со всего мира. Система используется для проведения исследований в области климатических изменений, предотвращения стихийных бедствий и медицины.

Уровень вычислительной эффективности суперкомпьютера составляет 93%. Столь высокого показателя удалось достичь за счет использования целого ряда передовых технологий, в том числе большого количества процессоров, объединенных высокоскоростными интерфейсами для обмена данными, и программного обеспечения, позволяющего выжать из оборудования максимум.

Здание, в котором расположен K computer, является сейсмоустойчивым и способно выдерживать землетрясения магнитудой 6 и более баллов по японской шкале (0-7). Фундамент здания укреплен на случай разжижения почвы. Для более эффективного размещения стоек и кабелей, третий этаж здания размером 50м x 60м полностью освобожден от несущих колонн. С одной стороны, это позволило добиться гибкости при размещении оборудования, но в то же время необходимо было обеспечить допустимый уровень нагрузки до 1т/м² для установки стоек, вес которых может достигать 1,5т. Современные технологии строительства позволили достичь поставленной цели.

Экономия энергии в системе достигается за счет использования высокоэффективного оборудования, системы когенерации тепло- и электроэнергии и массива солнечных батарей. Также реализован механизм повторного использования отработанной воды из охладителя, что позволяет снизить негативное влияние на окружающую среду.

«Я чрезвычайно рад полученному нами результату, который стал возможен благодаря огромным усилиям всех, кто участвовал в создании K computer, и которого удалось достичь, не смотря на разрушительные последствия Великого восточно-японского землетрясения», - заявил Мичийоши Мазука, председатель и уполномоченный директор Fujitsu ltd. «Я особенно благодарен нашим партнерам из региона Тохоку, которые смогли обеспечить стабильный канал поставки компонентов даже в условиях восстановления после стихийного бедствия. Сборка сотен тысяч деталей для запуска столь крупной вычислительной системы потребовала большого запаса надежности, что было бы практически недостижимо при использовании традиционных технологий».

В ноябре 2011г. группа исследователей из RIKEN, Университета Цукуба, Токийского Университета и компании Fujitsu получила премию Гордона Белла за достижение максимальной пиковой производительности в ходе проведения исследований на K computer. Исследования были посвящены изучению электронных состояний в углеродных нанотрубках. Квантово-механические вычисления проводились над нанотрубкой, состоящей приблизительно из 100000 атомов (20нм в диаметре и 6нм в длину), что примерно соответствует реальному размеру материалов. В результате, была достигнута производительность в 3,08 петафлопс (эффективность выполнения вычислений составила 43,6%).