Цифровой журнал «Компьютерра» № 81

На одном кремниевом чипе процессора Power 7 таких ядер восемь. Кроме них на этом же чипе расположены: кэш-память третьего уровня (по четыре мегабайта на ядро), два контроллера оперативной памяти, позволяющие подключить к одному процессору до 128 гигабайт быстродействующей DDR3 памяти Dual SuperNova, четыре шины данных для межядерного взаимодействия и связи с другими процессорами Power 7.

Схема процессора IBM Power 7

_{Реализация Power 7 в кремнии}

Связь эта позволяет объединить четыре Power 7 в сборку, именуемую Multi Chip или Quad Chip Module (QCM). Обладая тридцатью двумя взаимодействующими между собой ядрами Power 7 Core, сборка QCM способна работать с 512 гигабайтами оперативной памяти. Ещё одной её особенностью является наличие коммуникационного узла (On-Board Hub), позволяющего связывать QCM с себе подобными по высокоскоростной медной шине данных и имеющего оптический выход шины данных L Remote.

_{Модуль QCM в реальности}

Связанные через свои хабы, восемь узлов QCM составляют так называемый Drawer — законченный функциональный модуль с собственной системой питания и охлаждения. 256 ядер Power 7 Core в составе модуля Drawer поддерживают более терабайта оперативной памяти и два коммуникационных уровня. На первом из них с помощью оптической шины L Remote Drawer соединяется с тремя себе подобными, образуя ещё один законченный функциональный блок, именуемый Super Node.

Второй уровень коммуникаций обеспечивается оптической шиной D-Link. Она связывает несколько Super Node между собой. Итого четыре модуля Drawer дают Super Node 1024 ядра Power 7 Core и поддержку свыше четырёх терабайт оперативной памяти. Технически, глядя на таблицу выше, можно сказать, что один Super Node является практически полноценным суперкомпьютером начального уровня.

Но матрёшка Blue Waters ещё масштабнее модуля Super Node. Три «суперузла», установленные в стойку с независимым источником бесперебойного питания и восьмиканальной системой водяного охлаждения, образуют предпоследний слой системы, именуемый Rack.

У «ящика» Blue Waters Rack есть источник бесперебойного питания и система водяного охлаждения

Чтобы узлы Super Node в составе модуля Rack могли связаться между собой, с другими Super Node в других Rack и с массой периферии, в состав Rack входит мощный коммуникационный узел Power 7 Torrent. Благодаря нему 3073 ядра Rack могут подключиться к 192 шестнадцатискоростным и 12 восьмискоростным шинам PCI Express. Теоретически же узел Power 7 Torrent позволяет объединить в Rack 512 модулей Super Node.

Вычислительная мощность одного модуля Rack составляет примерно 100 терафлопс. Для получения вожделенного петафлопса между собой были связаны 100 модулей Rack, установленных в специальном помещении университета Иллинойса, именуемом Национальная фабрика петафлопсовых вычислений (National Petascale Computing Facility).

_{"Матрёшка" Blue Waters целиком}

Что же за продукты выходят с конвейера этой фабрики? Blue Waters — молодая (запущена в эксплуатацию в июне 2010 года) суперкомпьютерная система, но уже сейчас она может похвастаться несколькими мощными проектами независимых исследователей. К ним относятся актуальная нынче модель землетрясений, моделирование пандемий и модель формирования галактик. Кроме этих проектов Blue Waters активно используется в компьютерной поддержке электронной микроскопии, которая активно применяется для исследования ДНК и, что примечательно, для разработки новых наноразмерных технологий для следующих версий компьютерных чипов.

В ближайших планах IBM — замена медной шины, соединяющей QCM-модули Power 7, на оптическую магистраль

Воспользоваться мощностью Blue Waters могут любая исследовательская лаборатория или независимый исследователь. Для этого достаточно стать членом команды PRAC и обосновать актуальность своего исследования.

Вот так, благодаря матрёшке IBM Power 7, в руках нынешних и будущих учёных появился уникальный и вполне демократичный вычислитель мощностью в один петафлопс. И это, как видно из масштабируемой архитектуры Blue Waters, далеко не предел.

К оглавлению

Колумнисты

Кафедра Ваннаха: Парадоксы сжатого мира Ваннах Михаил

Опубликовано 08 августа 2011 года