Superdators 'Titans' Sedz Milzīgas Enerģijas Izmaksas

{h1}

Nākamās paaudzes superdatori varētu pārveidot zinātni un sabiedrību, bet tikai tad, ja tie var atrisināt milzīgu enerģijas problēmu.

Noliktavas lieluma superdatori, kas maksā no 1 miljona līdz 100 miljoniem USD, var šķist tikpat tālu no parastajiem klēpjdatoriem un planšetdatoriem kā grieķu nemirstīgie uz Olimpa kalna. Tomēr nākamais lielais superdatoru lēciens varēja ne tikai pārveidot ASV zinātni un jauninājumus, bet arī patērētājiem dot daudz lielāku skaitļošanas jaudu.

Nākamās paaudzes "exascale" superdatori varētu veikt 1 miljarda miljardu aprēķinus sekundē - 1000 reizes labāk nekā šodien jaudīgākie superdatori. Šādi superdatori pirmo reizi varēja precīzi simulēt automašīnu iekšdedzes dzinējus, reaktīvo lidmašīnu dzinējus un pat kodolsintēzes reaktorus. Tie ļautu arī veikt planētas "SimEarth" modeļus līdz 1 kilometra skalai (salīdzinājumā ar 50 vai 100 km mūsdienās) vai dzīvo šūnu simulācijas, kas vienlaikus ietvertu molekulāro, ķīmisko, ģenētisko un bioloģisko līmeni.

"Gandrīz katru zinātnes jomu mūsdienās virza teorija, eksperiments un simulācija," sacīja Stīvs Skots, NVIDIA Tesla biznesa vienības galvenais tehnoloģiju virsnieks. "Zinātnieki izmanto mašīnas, lai vadītu virtuālu pieredzi, lai izprastu apkārtējo pasauli."

Bet superdatoru nākotnei ir satriecošas enerģijas izmaksas - tikai vienam saudzīgam superdatoram būs nepieciešama jauda, ​​kas līdzvērtīga Hūvera aizsprosta maksimālajai jaudai. Lai atrisinātu šo problēmu, datorzinātniekiem un matemātiķiem ir jāizdomā pilnīgi jauns datoru arhitektūras tips, kas piešķir energoefektivitāti.

Cray X-T (Jaguar) ģenerētā olbaltumvielu simulācijas Oak Ridge Nacionālajā laboratorijā un Blue Gene / P Argonne Nacionālajā laboratorijā.

Cray X-T (Jaguar) ģenerētā olbaltumvielu simulācijas Oak Ridge Nacionālajā laboratorijā un Blue Gene / P Argonne Nacionālajā laboratorijā.

Kredīts: Benoit Roux, Argonnes Nacionālā laboratorija un Čikāgas Universitāte

Pētnieki pulcējās, lai apspriestu šos izaicinājumus Janvāra Brauna universitātes Matemātikas skaitļošanas un eksperimentālo pētījumu institūta rīkotajā seminārā.

"Mēs esam sasnieguši punktu, kurā esošās tehnoloģijas mūs ir aizvedušas tik tālu, cik mēs varam iet ar pašreizējiem modeļiem," sacīja ICERM direktors Džils Pifers. "Mēs jau kādu laiku ik pēc dažiem gadiem esam palielinājuši skaitļošanas jaudu par 1000 reizes, bet tagad mēs esam sasnieguši robežas."

Mēs tos varam atjaunot

Datoru inženieriem ir izdevies ik pēc dažiem gadiem divreiz samazināt tranzistoru skaitu vienā un tajā pašā mikroshēmu telpā - šī tendence ir pazīstama kā Mūra likums, jo tie vienmērīgi uzturēja enerģijas patēriņu. Bet, pat ja tie mikroshēmā varētu saspiest pietiekami daudz tranzistoru, lai būtu iespējama apjomīga skaitļošana, nepieciešamā jauda kļūst pārāk liela.

"Mēs ieejam pasaulē, kuru ierobežo nevis tas, cik tranzistoru mēs varam ievietot mikroshēmu, vai tas, vai mēs tos varam ieslēgt pēc iespējas ātrāk, bet gan to radītais karstums," Skots stāstīja InnovationNewsDaily. "Mikroshēma sadedzinās un efektīvi izkusīs."

Lai to padarītu daudz energoefektīvāku, ir nepieciešams radikāli pārveidot datoru arhitektūru. ASV Enerģētikas departaments vēlas atrast veidu, kā līdz 2020. gadam izveidot ārkārtas superdatoru, kas patērētu mazāk nekā 20 megavatu enerģijas - apmēram 100 reizes mazāk nekā Hūvera aizsprosta maksimālā jauda 2074 megavati, kas būtu nepieciešama šodien.

Lai šodien izveidotu saudzīgu superdatoru, būtu nepieciešams vairāk Hūvera aizsprosta jaudas ekvivalenta.

Lai šodien izveidotu saudzīgu superdatoru, būtu nepieciešams vairāk Hūvera aizsprosta jaudas ekvivalenta.

Kredīts: ASV Iekšlietu departaments

Datoru arhitektūras maiņa prasa arī pārrakstīt programmatūras, kas darbojas mūsdienu datoros. Izdomāt šo mīklu ir jāuzņemas matemātiķiem.

"Kad kods tiek uzrakstīts, tas tiek rakstīts datoriem, kur atmiņa ir lēta," skaidroja Pifers. "Tagad, ja jūs veidojat šīs jaunās mašīnas, jums nāksies izmēģināt programmu rakstīšanu dažādos veidos."

Jūs sakāt CPU, es saku GPU

Mūsdienu ātrākie superdatori atgādina simtiem ledusskapja izmēra skapīšu, kas iesaiņoti milzīgo istabu iekšpusē. Katrā no šiem skapjiem var izvietot vairāk nekā 1000 centrālo procesora bloku (CPU), kur viens CPU ir aptuveni līdzvērtīgs "smadzenēm", kas vienā programmatūras klēpjdatorā veic programmatūras programmas instrukcijas.

Jaunākās paaudzes petascale superdatori (kas spēj veikt 1 kvadriljonu aprēķinus sekundē) ir iegūti, izmantojot tūkstošiem CPU, kas ir savienoti kopā. Bet katrs CPU ir paredzēts, lai izpildītu dažus uzdevumus pēc iespējas ātrāk, mazāk ņemot vērā energoefektivitāti, un tāpēc CPU neizdarīs saudzīgiem superdatoriem.

Daudzsološs risinājums nāk no uzņēmuma, kas plaši pazīstams datoru spēlētāju vidū. Apmēram pirms desmit gadiem NVIDIA izveidoja grafikas apstrādes vienības (GPU), kas koncentrējas uz daudzu uzdevumu efektīvu izpildi - nepieciešamību izveidot bagātinātu video vai spēles grafiku, kas tiek spēlēta datorā.

Enerģijas ietaupījums var būt milzīgs, ja GPU uz datora aprēķiniem vai instrukcijām patērē gandrīz 8 reizes mazāk enerģijas nekā CPU.

NVIDIA GPU, kas palīdz datoriem parādīt ar grafiku bagātas spēles, piemēram,

Rītdienas superdatoru barošanai var palīdzēt arī NVIDIA GPU, kas palīdz datoriem parādīt ar grafiku bagātas spēles, piemēram, “Crysis 2”.

Kredīts: EA

"GPUS vispirms tika izstrādāti, ņemot vērā enerģijas efektivitāti, nevis ātri izpildot vienu uzdevumu," sacīja Skots. "Tieši tāpēc viņi ir unikāli kvalificēti šim izaicinājumam. Mums ir daudz efektīvāk jāzina, cik daudz vairāk darba mēs varam darīt uz vienu vatu [enerģijas]."

NVIDIA GPU jau atrodas trīs no pasaules ātrākajiem superdatoriem, ieskaitot otrajā vietā esošo Ķīnas Tianhe-1A. GPU arī palielinās 100 miljonu dolāru vērto Titan superdatoru, kuru paredzēts uzstādīt Oak Ridge Nacionālajā laboratorijā Oak Ridžā, Tenesī - petascale superdatorā, kas atkal varētu padarīt ASV mājas ātrāko superdatoru pasaulē.

Labāki datori visiem

Ceļš uz lielapjoma skaitļošanu nebūs viegls, taču NVIDIA ir noteikts laika grafiks, lai izveidotu jaunas GPU paaudzes, kas 2018. gadā var radīt šādu superdatoru. Paredzams, ka uzņēmuma "Kepler" GPU veiks 5 miljardu aprēķinus uz enerģijas vatu, kad tas debitē 2012. gadā, turpretī nākamās paaudzes “Maxwell” GPU līdz 2014. gadam varētu veikt 14 miljardus aprēķinu par vatu.

Bet NVIDIA neinvestēja augstas veiktspējas skaitļošanā tikai tāpēc, lai katru gadu izveidotu nedaudz milzīgu superdatoru - it īpaši, ja katras GPU paaudzes izstrāde prasa apmēram USD 1 miljardu. Tā vietā tiek uzskatīts, ka superdatoru investīcijas noved pie jaudīgāku datoru izveides daudz lielākam klientu lokam starp uzņēmumiem un privātpersonām.

Superdatori, piemēram, Cray's XK6, var piedāvāt vēl jaudīgākas skaitļošanas iespējas uzņēmumiem un laboratorijām.

Superdatori, piemēram, Cray's XK6, var piedāvāt vēl jaudīgākas skaitļošanas iespējas uzņēmumiem un laboratorijām.

Kredīts: Krīts

Tie paši mikroshēmas superdatoros var nonākt spēlētāja mājas datorā, norādīja Skots. Šajā ziņā katra jaunā jaudīgāko mikroshēmu paaudze arvien vairāk skaitļošanas jaudas padara pieejamu lētāk - līdz brīdim, kad šodien visretākie superdatori rītdien var kļūt ierastāki.

Šis rezultāts ir mazāk parasts nekā ārkārtējs, virzot zinātni un inovācijas uz priekšu.

"Kad jūs varat izveidot petascale sistēmu par 100 000 USD, tā sāk kļūt ļoti pieņemama pat nelielām universitātes nodaļām vai pat nelielām grupām privātajā rūpniecībā," sacīja Skots.

Šo stāstu sniedza InnovationNewsDaily, vietne WordsSideKick.com. Jūs varat sekot InnovationNewsDaily vecākajam rakstniekam Džeremijam Hsu vietnē Twitter @ZinātneHsu. Sekojiet InnovationNewsDaily vietnē Twitter @Jaunumi_Inovācija, vai Facebook.


Video Papildinājums: .




Pētniecība


Herberts Špensers Gasers
Herberts Špensers Gasers

Šis Superdators Vienā Sekundē Var Aprēķināt To, Kas Jūs Prasītu 6 Miljardus Gadu
Šis Superdators Vienā Sekundē Var Aprēķināt To, Kas Jūs Prasītu 6 Miljardus Gadu

Zinātne Ziņas


Čupacabra: Fakti Par Noslēpumaino Vampīru Zvēru
Čupacabra: Fakti Par Noslēpumaino Vampīru Zvēru

Attēlu Galerija: Zem Galilejas Jūras Paslēptā Akmens Konstrukcija
Attēlu Galerija: Zem Galilejas Jūras Paslēptā Akmens Konstrukcija

Fotoattēlos: Senie Kapi Netālu No Gīzas Piramīdām
Fotoattēlos: Senie Kapi Netālu No Gīzas Piramīdām

Bites Var Atrisināt Matemātikas Problēmas, Kas Nomierinātu Vidējo Mazuļu
Bites Var Atrisināt Matemātikas Problēmas, Kas Nomierinātu Vidējo Mazuļu

Zinātne Aiz Atdzesēta Mazuļa '' Miracle '' Atdzimšanas
Zinātne Aiz Atdzesēta Mazuļa '' Miracle '' Atdzimšanas


LV.WordsSideKick.com
Visas Tiesības Aizsargātas!
Pavairošana Materiālu Atļauts Tikai Prostanovkoy Aktīvu Saiti Uz Vietni LV.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LV.WordsSideKick.com