Плеяды (суперкомпьютер) - Pleiades (supercomputer)

Плеяды
Плеяды supercomputer.jpg
Активный2008-настоящее время
СпонсорыНациональное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА),  Соединенные Штаты Америки
ОператорыNAS, HPE
Место расположенияНАСА Advanced Supercomputing Division в Исследовательский центр НАСА Эймса, Моффетт Филд, Калифорния
Архитектура158 стоек HPE / SGI Altix ICE X (11207 узлов), 239616 процессоров Intel Xeon, InfiniBand Межсоединение FDR[1]
Операционная системаSUSE Linux Enterprise Server[2]
объем памяти926 терабайт
Место хранения29 петабайт (RAID)
Скорость5,95 петафлопс (устойчивый), 7,09 петафлопс (пиковый)
РейтингTOP500: 32, ноябрь 2019
НаследиеТретье место в TOP500 LINPACK 487 терафлопс, ноябрь 2008 г.
интернет сайтДомашняя страница NAS Pleiades

Плеяды (/ˈплаɪədяz,ˈпляə-/) это петаскейл суперкомпьютер размещен в НАСА Advanced Supercomputing (NAS) объект в НАСА Исследовательский центр Эймса расположен в Моффетт Филд возле вид на горы, Калифорния.[3] Он поддерживается НАСА и партнеры Hewlett Packard Enterprise (ранее Silicon Graphics International ) и Intel.

По состоянию на ноябрь 2019 года он занимает 32-е место среди самых мощных компьютеров в рейтинге TOP500 список с LINPACK рейтинг 5.95 петафлопс (5,95 квадриллионов плавающая точка операций в секунду)[2] и пиковая производительность 7,09 петафлопс после последнего обновления оборудования.[4] Система служит крупнейшим суперкомпьютерным ресурсом НАСА, поддерживая миссии в воздухоплавание, полет человека в космос, астрофизика и науки о Земле.[5]

История

Анатомия узла Плеяд, показанная на дисплее в Исследовательский центр НАСА Эймс, в Маунтин-Вью, Калифорния

Построен в 2008 году и назван в честь Плеяды рассеянное звездное скопление суперкомпьютер дебютировал как третий по мощности суперкомпьютер в мире со скоростью 487 терафлопс.[6] Первоначально он содержал 100 SGI Altix ЛЕД Стойки 8200EX на 12800 Intel Xeon четырехъядерный E5472 Харпертаун процессоры подключены к более чем 20 милям InfiniBand кабельная разводка с двойной скоростью передачи данных (DDR).[7]

С добавлением еще десяти стоек четырехъядерных процессоров X5570 Nehalem В 2009 году Pleiades заняла шестое место в TOP500 за ноябрь 2009 года с 14 080 процессорами, работающими со скоростью 544 терафлопс.[8] В январе 2010 года ученые и инженеры NAS успешно завершили «живую интеграцию» еще одной стойки ICE 8200, соединив двухпортовую структуру InfiniBand новой стойки через 44 оптоволоконных кабеля, в то время как суперкомпьютер все еще работал с полной нагрузкой, что позволило сэкономить 2 миллиона часов. производительность, которая иначе была бы потеряна.[9]

Еще одно расширение в 2010 г. добавило 32 новых стойки SGI Altix ICE 8400 с шестиядерным процессором Intel Xeon. X5670 Westmere процессоров, что составляет до 18 432 процессора (81 920 ядер в 144 стойках) при теоретическом пике 973 терафлопс и рейтинге LINPACK 773 терафлопс.[10] НАСА также сделало акцент на сохранении энергоэффективности Pleiades, увеличивая энергоэффективность с каждым расширением, так что в 2010 году он был в три раза более энергоэффективным, чем оригинальные компоненты 2008 года, которые были наиболее энергоэффективными в то время. Интеграция шестиядерного Westmere узлы также потребовались новая четырехкратная скорость передачи данных (QDR) и гибридная DDR / QDR кабельная разводка InfiniBand, что сделало крупнейшую в мире межсоединительную сеть InfiniBand с протяженностью более 65 миль.[10]

После добавления еще 14 стоек ICE 8400, содержащих процессоры Westmere, в 2011 году Pleiades заняла седьмое место в списке TOP500 в июне того же года с рейтингом LINPACK 1,09 петафлопс, или 1,09 квадриллиона операций с плавающей запятой в секунду.[11]

Оптоволоконные кабели InfiniBand DDR и QDR используются для подключения всех узлов друг к другу, а также к системам хранения данных на NAS и системе визуализации гиперволлы, создавая сеть, состоящую из более чем 65 миль фабрики InfiniBand, самой большой в своем роде в мире. Плеяды построены в частичной 11-мерной топологии гиперкуба, где каждый узел имеет одиннадцать соединений с одиннадцатью другими узлами, при этом некоторые из них составляют до двенадцати соединений, чтобы сформировать 12-мерный гиперкуб.[12]

В 2012 году NASA и партнеры SGI и Intel начали работу по интеграции 24 новых стоек Altix ICE X с восьмиъядерными процессорами Intel Xeon E5-2760 Sandy Bridge, чтобы заменить 27 из оригинальных стоек Alitx 8200, содержащих четырехъядерные процессоры Harpertown. Имея в общей сложности 126 720 ядер процессора и более 233 терабайт оперативной памяти в 182 стойках, расширение увеличило доступную вычислительную мощность Pleiades на 40 процентов.[13] Каждый новый узел Sandy Bridge имеет четыре сетевых канала с использованием кабеля InfiniBand с четырнадцатью скоростями передачи данных (FDR) для общей пропускной способности 56 гигабит (около 7 гигабайт) в секунду.[14]

В начале 2013 года началась работа над более масштабным обновлением аппаратного обеспечения для Pleiades, в результате чего были удалены все оригинальные 4-ядерные процессоры Harpertown и добавлено 46 стоек SGI ICE X с 10-ядерными процессорами Intel. Xeon E5-2680V2 (Ivy Bridge) процессоры. Когда установка была завершена в августе 2013 года, общая пиковая производительность системы увеличилась на 62% с 1,78 петафлопс до 2,87 петафлопс.[15] В период с января по апрель 2014 года система снова медленно обновлялась, добавляя еще 29 стоек узлов Ivy Bridge и увеличивая теоретические вычислительные возможности системы до 3,59 петафлопс.[16] Чтобы освободить место для расширения, все оставшиеся узлы системы Nehalem и 12 узлов Westmere были удалены.

В конце 2014 года было удалено больше узлов Westmere, чтобы освободить место для новых процессоров Intel Xeon Haswell, в результате чего теоретическая вычислительная мощность увеличилась на один петафлоп до 4,49 петафлопс.[17] В январе 2015 года были установлены и предоставлены пользователям дополнительные узлы Haswell, что дало Pleiades новую пиковую теоретическую вычислительную мощность 5,35 петафлопс.[4] В ходе модернизации, завершившейся в июне 2016 года, все оставшиеся стойки, содержащие узлы, были заменены шестиядерными процессорами Intel Xeon X5670 (Westmere) на стойки, содержащие узлы с использованием 14-ядерных процессоров Intel Xeon E5-2680v4 (Broadwell). Это улучшило теоретическую пиковую производительность до 7,25 петафлопс.[4]

Роль в НАСА

Pleiades является частью проекта НАСА по высокопроизводительным вычислительным возможностям (HECC) и представляет собой современную технологию НАСА для удовлетворения требований агентства к суперкомпьютерам, позволяя ученым и инженерам НАСА проводить моделирование и симуляцию с высокой точностью для миссий НАСА на Земле. исследования, космическая наука, исследования в области аэронавтики, а также исследование космоса людьми и роботами.[3][18]

Некоторые из научных и инженерных проектов, выполняемых на Плеядах, включают:

  • Миссия Кеплера, космическая обсерватория, запущенная в марте 2009 года для определения местоположения планет, похожих на Землю, осуществляет мониторинг участка космоса, содержащего более 200 000 звезд, и каждые 30 минут делает снимки с высоким разрешением. После того, как операционный центр собирает эти данные, они передаются по конвейеру Плеядам для расчета размера, орбиты и местоположения планет, окружающих эти звезды.[19] По состоянию на февраль 2012 года миссия Кеплера обнаружила 1235 планет, 5 из которых примерно размером с Землю и находятся на орбите в «обитаемой зоне», где вода может существовать во всех трех формах (твердой, жидкой, газовой).[20] После неудач, вызванных отказом двух из четырех реактивных колес Кеплера, отвечающих за удержание космического корабля в правильном направлении, в 2013 году команда Кеплера переместила весь конвейер данных в Плеяды, которые продолжают анализировать кривую блеска на основе существующих данных Кеплера. .[21]
  • Исследования и разработки космических ракет-носителей следующего поколения проводятся на Плеядах с использованием самых современных инструментов анализа и вычислительная гидродинамика (CFD) моделирование и симуляция с целью создания более эффективных и доступных систем космических запусков и конструкций транспортных средств. Также были проведены исследования по снижению шума, создаваемого шасси самолета, с использованием приложения CFD-кода для определения источников шума внутри конструкций.[22]
  • Астрофизика исследования формирования галактик проводятся на Плеядах, чтобы создать моделирование того, как наши собственные Млечный путь был сформирован и какие силы могли заставить его сформироваться в форме своего фирменного диска.[23] Плеяды также были суперкомпьютерным ресурсом для темная материя исследования и моделирование, помогающие обнаружить гравитационно связанные «сгустки» темной материи в галактиках в рамках одного из крупнейших в истории моделирования с точки зрения числа частиц.[24]
  • Визуализация океанических течений на Земле с использованием модели синтеза данных, созданной НАСА для проекта «Оценка циркуляции и климата океана» (ECCO), между Массачусетский технологический институт и Лаборатория реактивного движения НАСА в Пасадена, Калифорния. По данным НАСА, "синтез данных модели ECCO используется для количественной оценки роли океана в глобальном цикл углерода, чтобы понять недавнюю эволюцию полярных океанов, отслеживать изменяющиеся во времени тепло, воду и химические обмены внутри и между различными компонентами системы Земли, а также для многих других научных приложений ».[25]

Галерея

  • Суперкомпьютер Pleiades, вид снаружи

  • Стойки на основе Pleiades Westmere. Добавление узлов Westmere и Nehalem увеличило вычислительную мощность, доступную на Плеядах, на 170%.

  • Сетевое оборудование

  • Церемония разрезания ленты для завершения первоначальной системы Pleiades в декабре 2008 года с участием представителей NASA, SGI и Intel.

  • Крупным планом - один ряд вычислительных шкафов, составляющих исходную систему на базе Харпертауна.

  • Хранилище TFinity

  • Больше шкафов

  • D-волна квантовый компьютер, расположенный в здании

  • Стена экранов, поддерживаемая несколькими графическими процессорами, используемая для визуализации

В популярной культуре

  • В фильме 2015 года Марсианин, астродинамик Рич Пурнелл использует суперкомпьютер Плеяды для проверки вычислений помощь гравитации маневрировать для космического корабля, чтобы спасти космонавта, застрявшего на Марсе. В отличие от того, что показано в фильме, для выполнения вычислений нет необходимости физически присутствовать внутри стоек; для отправки заданий пользователь может подключиться удаленно через ssh, используя SecurID.[26]

Рекомендации

  1. ^ . НАСА https://www.nas.nasa.gov/hecc/resources/pleiades.html. Получено 19 марта, 2020. Отсутствует или пусто | название = (помощь)
  2. ^ а б «Плеяды - SGI ICE X, Intel Xeon E5-2670 / E5-2680v2 / E5-2680v3 / E5-2680v4 2,6 / 2,8 / 2,5 / 2,4 ГГц, Infiniband FDR». Топ 500, список. Получено 19 марта, 2020.
  3. ^ а б Фортин, Джейси (8 мая 2017 г.). «Разыскиваются гении: НАСА бросает вызов программистам, чтобы ускорить его суперкомпьютер». Нью-Йорк Таймс. Получено 8 мая, 2017.
  4. ^ а б c «Пиковая производительность суперкомпьютера Pleiades увеличена, емкость долгосрочной памяти увеличена втрое». [NASA Advanced Supercomputing Division]. 13 июля 2016 г.. Получено 5 мая, 2017.
  5. ^ «За кулисами компьютерной электростанции НАСА». Голос Маунтин-Вью. 28 августа 2015 года.
  6. ^ «Системный рейтинг TOP500 Pleiades 8200». [TOP500].
  7. ^ «Суперкомпьютер НАСА - один из самых быстрых в мире». [NASA Advanced Supercomputing Division]. 18 ноября 2008 г.
  8. ^ «Суперкомпьютер НАСА входит в число самых быстрых в мире». [NASA Advanced Supercomputing Division]. 18 ноября 2009 г.
  9. ^ "'Интеграция стойки Pleiades в прямом эфире экономит 2 миллиона часов ». [NASA Advanced Supercomputing Division]. 8 февраля 2010 г.
  10. ^ а б «Суперкомпьютер НАСА удваивает мощность, увеличивает эффективность». [NASA Advanced Supercomputing Division]. 2 июня 2010 г.
  11. ^ «Суперкомпьютер НАСА Pleiades входит в число самых быстрых в мире». [НАСА]. Июнь 2011 г.
  12. ^ «База знаний пользователей NAS / HECC, Pleiades Interconnect». [NASA Advanced Supercomputing Division]. Архивировано из оригинал 19 октября 2011 г.
  13. ^ "Суперкомпьютер Pleiades становится еще более мощным". [NASA Advanced Supercomputing Division]. 19 июня 2012 г.
  14. ^ «Обзор аппаратного обеспечения проекта HECC: процессоры Sandy Bridge». [NASA Advanced Supercomputing Division].
  15. ^ "Суперкомпьютер НАСА" Плеяды "обновлен, узлы Харпертауна перепрофилированы". [NASA Advanced Supercomputing Division]. 19 сентября 2013 г.
  16. ^ «Обновление Плеяд завершено». [Проект возможностей высокопроизводительных вычислений НАСА].
  17. ^ "Суперкомпьютер НАСА Pleiades модернизирован, получил ускорение на один петафлопс". [NASA Advanced Supercomputing Division]. 28 октября 2014 г.
  18. ^ «Цели миссии NASA Advanced Supercomputing Division». [NASA Advanced Supercomputing Division].
  19. ^ Закон, Джиллиан (2012). «Моделирование звезд». Мир научных вычислений. Февраль / март (22): 41–43.
  20. ^ «НАСА находит кандидатов на планеты размером с Землю в пригодной для жизни зоне, системе шести планет». [НАСА] Февраль 2012 г. Архивировано с оригинал 19 октября 2011 г.
  21. ^ «Кеплер жив: все дело в данных». [NASA @ SC13] Ноябрь 2013 г.
  22. ^ Хоррами, Мехди Р. (2011). "Высокоточное моделирование шума шасси". Источник HPC. Научные вычисления. Весна 2011: 18–22. Архивировано из оригинал 8 апреля 2014 г.
  23. ^ «Первый взгляд на рождение Млечного Пути». Университет Цюриха, август 2011 г. Архивировано из оригинал 11 октября 2012 г.
  24. ^ «Темная материя для астрофизических исследований». [HPCwire]. 31 мая 2011 г.
  25. ^ «НАСА смотрит на наш вечный океан». [НАСА]. Апрель 2012. Архивировано с оригинал 5 мая 2012 г.
  26. ^ https://www.nas.nasa.gov/hecc/support/kb/two-step-connection-using-rsa-securid-passcode-and-nas-password_53.html

внешняя ссылка