Рейтинг Green500

Гетерогенные системы возвращают себе пальму первенства в рейтинге Green500. 14 ноября 2012г. была выпущена обновленная редакция списка Green500 наиболее энергоэффективных суперкомпьютеров в мире. Первые места в рейтинге оказались заняты системами, в которых традиционные процессоры (CPU) используются совместно с сопроцессорами (GPU, или графические ускорители) для создания гетерогенных высокопроизводительных компьютерных систем.

Пока все внимание было приковано к суперкомпьютеру Titan, установленному в Оук-Риджской Национальной Лаборатории и дебютировавшему на первом месте списка Top500 мощнейших суперкомпьютеров в мире, лидером рейтинга Green500 стала система, установленная в расположенном неподалеку от Оук-Риджа Университете штата Теннесси. Суперкомпьютер Beacon, принадлежащий Национальному Институту Вычислительных Наук, продемонстрировал высочайший уровень энергоэффективности: 2,5 млрд. операций с плавающей точкой в секунду (гигафлопс) на ватт. Каждый вычислительный узел Beacon работает на базе процессора Intel Xeon с архитектурой Sandy Bridge и четырех сопроцессоров Intel Xeon Phi. Общая производительность Beacon составляет 112200 гигафлопс (согласно данным бенчмарка LINPACK) при общем энергопотреблении в 44,89КВт.

Intel Xeon Phi, под кодовым названием «Knights Corner», представляет собой многоядерный сопроцессор, изготовленный по 22нм технологии и использующий первые в мире трехмерные транзисторы Tri-Gate. Подобно аналогам, Intel Xeon Phi размещается на плате PCI Express, предназначенной для установки в слоты расширения.

В первой пятерке рейтинга Green500 находятся еще три системы, использующие гибридную архитектуру. «Образно выражаясь, суперкомпьютер с архитектурой CPU-GPU работает подобно человеческому мозгу: CPU является аналогом левого полушария, а GPU – правого», - утверждает Ву Фенг, основатель рейтинга Green500. «Каждое полушарие предназначено для выполнения определенного типа задач». На второй позиции списка располагается суперкомпьютер SANAM, установленный в Научно-техническом Центре им. Короля Абдул-Азиза (KACST) в Саудовской Аравии. Система работает на базе CPU от Intel и может похвастаться новейшими графическими ускорителями AMD FirePro S10000. На третьей и четвертой позициях находятся системы Titan и Todi, созданные на базе архитектуры Cray и использующие CPU AMD Opteron совместно с GPU NVIDIA Tesla K20. На пятом месте оказался бывший лидер Green500, суперкомпьютер JUQUEEN на базе BlueGene/Q, оснащенный процессорами PowerPC. Показатели энергоэффективности для каждой из перечисленных выше систем составляют более 2 гигафлопс/ватт.

В целом, надо отметить, что рост производительности входящих в Green500 систем превысил рост энергопотребления. «Вот почему растет эффективность суперкомпьютеров», - говорит Фенг. «Мы достигаем более высокого уровня производительности-на-ватт». Если говорить о системах, использующих стандартные серийные компоненты, сопроцессоры и графические ускорители позволяют существенно повысить их эффективность. Причем, результирующая эффективность оказывается настолько высокой, что такие системы не только держатся наравне с конкурентами, но даже обгоняют суперкомпьютеры на базе IBM BlueGene/Q. «Впрочем, энергопотребление суперкомпьютеров по-прежнему растет, и этот фактор еще рано списывать со счетов», - утверждает Ву.

Рейтинг Green500 существует с ноября 2007г. и каждые полгода собирает информацию о наиболее энергоэффективных суперкомпьютерах в мире. В течение нескольких десятилетий, понятие «производительность» являлось синонимом понятия «скорость» (измеряемая во флопс, что означает число операций с плавающей точкой в секунду). Это привело к появлению суперкомпьютеров, потребляющих колоссальные объемы электроэнергии и выделяющих так много тепла, что для поддержания нормального режима функционирования требуется создание довольно неординарных систем охлаждения. Более того, использование скорости работы в качестве единственного показателя производительности привело к обесцениванию таких метрик, как надежность, доступность и практичность. В результате, общая стоимость владения (TCO) суперкомпьютерами выросла в разы.