Na corrida pelo poder que está no cerne da crônica do desenvolvimento de supercomputadores, os históricos de projetos são em grande parte apagados. Os líderes rapidamente se colocam de lado, as tecnologias se tornam obsoletas e apenas as transições para uma nova ordem permanecem na memória. Hoje gostaríamos de corrigir um pouco essa injustiça e contar a história de um supercomputador único, cuja história começou há dezoito anos. Ele foi chamado de System X e foi montado, pode-se dizer, de meios improvisados com um resultado inesperadamente bem-sucedido.
A história de um supercomputador incomum começou na primavera de 2003 e, no final do outono, já havia atingido seu clímax. Na época, a Virginia Polytechnic se propôs a ser uma das 30 melhores universidades de pesquisa dos Estados Unidos. A equipe local poderia ser ajudada nisso, em primeiro lugar, por um poder computacional adicional e, em segundo lugar, por um projeto brilhante e memorável que poderia atrair a atenção generalizada. Olhando para o futuro, deve-se dizer que o supercomputador System X correspondeu às expectativas e foi capaz de oferecer os dois aos seus criadores.
O nome para o complexo de computação foi escolhido não apenas por sua eufonia - os autores deram a ele um duplo significado. Primeiro, o algarismo romano X aludia ao marco de dez teraflops que eles esperavam ser o primeiro de qualquer centro de pesquisa baseado em universidade. Em segundo lugar, mesmo assim, X, se entendermos como uma letra, ecoou o nome do sistema operacional Mac OS X, enfatizando discretamente a principal característica distintiva do projeto - o uso de processadores padrão da Apple na montagem de unidades para um supercomputador.
De acordo com pesquisadores, no pensamento de que computadores de usuário comum podem ser suficientes para o "enchimento" de um computador avançado, eles foram aprovados por uma alta avaliação das características técnicas do modelo Apple Power Mac G5: "Os G5 eram ideais para o nosso sistema em termos de arquitetura: um processador de 64 bits com dois coprocessadores matemáticos para computação de precisão dupla, excelente largura de banda de memória e uma arquitetura de E / S que permite que as máquinas sejam conectadas em um único supercomputador. "
O supercomputador consistia em 1100 nós, cada nó tinha dois processadores de 64 bits com um núcleo e uma velocidade de clock de 2,0 GHz. Assim, o sistema tinha 2200 processadores / núcleos). Um pouco depois, a equipe aprimorou o sistema mudando para plataformas Apple Xserve G5 e as características finais da montagem de aço:
- largura de bits x64
- frequência de relógio 2,3 GHz
- número de núcleos - 2
- número de processadores - 2
- 4 GB de RAM
- 80 GB de espaço no disco rígido
No total, o supercomputador tinha 4,4 terabytes de RAM e 88 terabytes de armazenamento (HDD); além do sistema, foi conectado armazenamento externo com volume de 53 terabytes. Para a comunicação entre os nós, foi utilizada a rede InfiniBand (novidade na época) - parte do sucesso do projeto, os autores atribuíram à sua alta largura de banda (20 Gbps por nó), aliada à baixa latência (menos de 8 microssegundos). A tecnologia Gigabit Ethernet foi usada como auxiliar para controlar o sistema e iniciar as operações.
Pelos padrões do mundo dos supercomputadores, a história da criação do System X se desenrolou muito, muito rapidamente. O conceito geral foi definido em março de 2003 e o design foi concluído em meados do verão. Em julho, pesquisadores e estudantes universitários, além de voluntários recrutados, iniciaram o processo de instalação e montagem. Alguns meses foram gastos com trabalhos preparatórios: instalação de racks, realização de todas as comunicações necessárias para o sistema de refrigeração ( híbrido , que também era uma solução inovadora na época), alimentação de energia, ar condicionado, etc. A equipe do laboratório deixou uma crônica de fotos bastante detalhada dos eventos, pelo qual você pode ter uma ideia de como está acontecendo e quais recursos são necessários para colocar um supercomputador dentro de uma instituição normal em funcionamento. Os processadores e cases, que entraram na universidade apenas em setembro, foram montados e conectados em um único sistema em menos de três semanas de trabalho (de acordo com o feedback dos participantes, foi extremamente estressante).
A corrida foi recompensada pelo fato de que o reconhecimento chegou aos autores do projeto no final do ano: eles conseguiram entrar na edição de novembro do top500.org - a classificação mundial dos supercomputadores. O desempenho do System X foi avaliado no benchmark HPL (High-Performance Linpack) por Jack Dongarr e teve um desempenho impressionante contra concorrentes com reputação e financiamento muito mais sólidos. Pesquisadores da Virginia Polytechnic University conseguiram levar o supercomputador a um nível acima de 10 trilhões de operações por segundo: o desempenho do System X foi de 10,28 teraflops com um desempenho máximo de 20,24 teraflops.
System X estreou em terceiro lugar no ranking mundial ... Mesmo os criadores do sistema não esperavam tal resultado: eles acreditavam que no cenário mais bem-sucedido eles ficariam no meio dos dez primeiros. No entanto, ficaram encantados não só com o furor produzido, mas também com outro título honorário que receberam: "o supercomputador mais poderoso e mais barato criado em condições normais".
Os autores esperavam que o desenvolvimento desse um impulso ao desenvolvimento de um novo ramo de supercomputadores de "orçamento". Devido ao fato de que máquinas prontas eram usadas como blocos de construção, o System X custou barato à Universidade Politécnica: todas as despesas chegaram a US $ 5,2 milhões. Para efeito de comparação, o complexo de computação do Laboratório Nacional de Los Alamos, que foi classificado uma linha acima na classificação, era 30% mais poderoso, mas ao mesmo tempo era $ 210 milhões mais caro (41 vezes).
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O que aconteceu então? Se falarmos sobre o destino do próprio Sistema X, ele continuou e terminou sua carreira com dignidade. Em 2004, a equipe lançou uma versão revisada: substituindo os servidores e corrigindo o problema de glitch devido aos raios cósmicos, aos quais os clusters eram particularmente vulneráveis devido ao grande número de chips de memória. O supercomputador atualizado conseguiu ficar entre os dez primeiros do top500.org - ficou com a sétima linha. No final do mesmo ano, outra atualização (no valor de cerca de US $ 600.000) foi lançada, o que permitiu à equipe fazer um overclock de desempenho para 12,25 teraflops e chegar à décima quarta colocação no ranking de 2005.
Ao longo dos anos seguintes, a posição do supercomputador no ranking geral caiu gradualmente (para quadragésimo sétimo em 2006 e duzentos e oitenta em 2008), mas ainda permaneceu como uma das máquinas mais poderosas da universidade. Em 2012, o System X parou de funcionar.
Quanto à revolução na acessibilidade financeira e logística dos supercomputadores, dificilmente se pode dizer que ela aconteceu. O Sistema X teve vários sucessores; então, em 2005, apareceu o sistema Xseed da Bowie State University em Maryland, que atingiu o cento e oitenta e oitavo lugar no ranking mundial. A Polytechnic University também montou um complexo de computação System G de mais de trezentos computadores Mac Pro usando um esquema comprovado. No entanto, em geral, supercomputadores “semiacabados” não se tornaram um fenômeno de massa - talvez a razão seja o ritmo acelerado de desenvolvimento de tecnologia ou a falta de lucratividade geral de tais empresas em condições normais. No entanto, não se deve esquecer que houve um precedente - talvez um dia haja outro grupo de entusiastas empreendedores.
Hoje, a história do System X já deixou de ser um modelo, mas ainda atrai o interesse da comunidade. Portanto, este ano, testemunhamos o desenvolvimento e o lançamento do aplicativo Performance Index 64da EcoComputers, JSC, que não só mede a potência da máquina, mas também permite avaliá-la de uma perspectiva histórica. O objetivo principal do Índice de desempenho 64 é calcular o desempenho de várias configurações de sistemas Mac de 64 bits com base em vários parâmetros. O número de parâmetros também inclui o desempenho, que é medido com base no mesmo teste HPL usado para compilar a classificação do supercomputador top500.org. Porém, o usuário recebe o resultado não só em gigaflops, mas também em unidades especiais convencionais G5 - de acordo com este indicador, pode-se entender o quanto a máquina é mais eficiente que o modelo básico do computador G5, lançado em 2003 e tornou-se a base para o terceiro supercomputador mais poderoso do mundo naquele momento. Enquanto isso, não há necessidade de se preocupar com isso. ”
Além disso, o aplicativo permite uma comparação de teste semelhante do sistema do usuário e a configuração básica de um Mac Pro 7.1 baseado em processadores Intel. E, finalmente, como uma conclusão lógica - medir o desempenho da máquina do usuário em comparação com os novos computadores Mac inovadores baseados no chip M1 (este teste está disponível mediante assinatura). Desta forma simples, o desenvolvedor permite ao usuário saber o quanto avançamos em recursos de computação em apenas algumas décadas. E, ao mesmo tempo, pergunte-se do que nossos modernos "burros de carga" são capazes.