Supercomputer Fugaku

RIKEN та Fujitsu повторили історію і знов посіли на першому місці  у списку ТОП500 найшвидших суперкомп’ютерів у світі.

З 1993 року TOP500 оновлює та публікує відносний рейтинг продуктивності найшвидших у світі суперкомп’ютерів за півріччя. Результати роботи, про які повідомляють постачальники, підтверджуються високоефективними комп'ютерними експертами, вченими-обчислювачами, виробниками та широкою спільнотою Інтернету.

Останній список TOP500 був оприлюднений на Міжнародній конференції суперкомп'ютерів цього тижня, присвяченій високопродуктивним обчислювальним технологіям.

Fugaku потрапив в чарт одразу на перше місце - це офіційно означає, що комп'ютер найшвидший у світі. Дев’ять років тому комп’ютер “К”, також розроблений компаніями RIKEN та Fujitsu, досяг такого ж успіху, зі швидкістю обчислення понад десять PetaFLOPS.

FLOPS - позасистемна одиниця, що використовується для вимірювання продуктивності комп’ютерів, визначає скільки операцій із плаваючою комою за секунду виконує дана вичислювальна система”

Підкреслюючи тривалі темпи розвитку суперкомп'ютерів, продуктивність Lingack Fugaku приблизно в 40 разів перевищує показники "комп'ютера K", і це більш ніж удвічі швидше, ніж система Summit, яка очолила TOP500 у листопаді минулого року.

Fugaku також посів перше місце в новій HPCG (високоефективний кон'югатний градієнт), який доповнює рейтинг TOP500, але використовує окремий набір параметрів для розрахунку продуктивності HPC.


 

Походження Fugaku

Fujitsu має більш ніж 40-річний досвід у галузі суперкомп'ютерів, розробивши перший суперкомп'ютер в Японії в 1977 р. У 2006 р. Fujitsu вступив у давні відносини з провідним японським науково-дослідним інститутом RIKEN, що призвело до розробки комп'ютера "K".

Основною цієї співпраці є спільна мета - перетворити величезні можливості обробки RIKEN на аналіз тенденцій та допомогу у вирішенні багатьох сучасних викликів суспільства - від зміни клімату до сталості.

Розроблений у 2011 році комп’ютер “K” був надзвичайно успішно застосований для широкого спектру обчислювальних програм. Протягом останніх кількох років RIKEN та Fujitsu продовжують співпрацювати, працюючи над створенням гідного спадкоємця цього потужного суперкомп’ютера.

Технології розвиваються, але загальна амбіція залишається незмінною - не тільки прискорити відкриття в галузі науки, але й допомогти суспільству в цілому. Намір полягає у використанні Fugaku у широкому асортименті програм, наприклад, для забезпечення ефективності енергії, прогнозування погодних та екологічних катастроф і навіть розробки матеріалів для виробництва нового покоління.

Fugaku вже досягає цієї мети, оскільки компанія RIKEN попрацювала над різними науково-дослідними проєктами для боротьби з новою пандемією коронавірусу, навіть на ранній стадії її становлення.

Ім'я Fugaku дає підказку про його потенційну широту розмаху. Він названий на честь гори Фудзі - найвищої гори Японії, і її назва символізує не тільки її високу продуктивність, а й широке розуміння, яке вона надає користувачам.


Суперкомп'ютер великого розміру

Перші кілька стійок нового суперкомп’ютера були встановлені в RIKEN у грудні 2019 року, і сьогодні суперкомп’ютер складається приблизно з 400 стійок з 384 вузлами. А Fugaku у 100 разів потужніший за свого попередника для окремих застосувань RIKEN.

Він також надзвичайно енергоефективний, споживаючи лише приблизно 30 мегаватів на повній потужності. Ця ефективність пояснюється мікропроцесорами Fujitsu A64FX - розробленими для забезпечення високої продуктивності, високої пропускної здатності та високої продуктивності на ват.

Розроблені компанією Fujitsu та засновані на архітектурі ARM, процесори оптимізовані для таких суперкомп'ютерних програм, як технічне та наукове моделювання та програми штучного інтелекту. Вони також є першими процесорами, які використовують набір інструкцій SIMD з масштабованим векторним розширенням ARMv8.2-A (SVE) з 512-розрядною реалізацією вектора.

Fugaku налічує понад 150 000 цих високопродуктивних процесорів A64FX, підключених до високошвидкісної мережі Tofu D Interconnect. В результаті він не просто величезний, але й неймовірно потужний.

Швидкість суперкомп'ютера вимірюється в MegaFLOPS (Мільйон операцій з плаваючою комою в секунду). Максимальна продуктивність Fugaku становить 537 PetaFLOPS, тобто більше 5 * 10 на потужність 17 операцій з плаваючою комою в секунду

Але це не означає, що лише деякі дослідницькі проєкти зможуть скористатися вражаючим технологічним прогресом, продемонстрованим у Fugaku. Інноваційний процесор A64FX також був включений до комерційно доступних суперкомп’ютерів PRIMEHPC FX1000 та PRIMEHPC FX700 від Fujitsu.

Вони успадкували той самий високопродуктивний, малопотужний дизайн процесора, що забезпечує чудову продуктивність на ват. Одна з перших реалізацій цієї комерційної суперкомп'ютерної технології за межами Японії встановлюється в Університеті Реґенсбурга в Німеччині, де система FX700 буде використовуватися для моделювання у квантовій хромодинаміці (КХД).

Нове партнерство між Fujitsu і супер виробником комп'ютерів HPE CRAY також принесе суперкомп'ютерам Cray CS500 високу паралелізацію, низьке енергоспоживання та високу надійність A64FX.


 

Технічні деталі:


Високопродуктивні процесори A64FX

Перший у світі процесор, що підтримує масштабоване векторне розширення (SVE), є розширенням архітектури ARM v8-A для суперкомп'ютерів. Розроблений компанією Fujitsu, A64FX успадкував високу продуктивність і низьке споживання електроенергії процесором, який компанія вирощувала протягом багатьох років.

Він реалізує високу продуктивність на одиницю потужності, високу пропускну здатність пам'яті шляхом використання HBM2 (пам'яті з високою пропускною здатністю), яка є високопродуктивною накопичувальною пам'яттю. A64FX також може справлятися з операціями напівточної та цілочисельної точки, які важливі для глибокого навчання, і очікується, що вона розширить своє застосування у сфері штучного інтелекту.

З’єднання Tofu D

Мережа, яка з'єднує вузли безпосередньо з низькою затримкою та високою пропускною здатністю (6,8 ГБ/с на посилання). Широкомасштабні системи з приблизно 390000 вузлів можна побудувати за допомогою шестивимірного сітчастого тору. Спочатку він був розроблений шляхом поліпшення функції з'єднання Tofu для комп'ютера "K".

 

  • Supercomputer Fugaku