نشریه‌ی الکترونیکی رایانا

در یک همکاری به ارزش ۳۲۵ میلیون دلار ما بین وزارت انرژی آمریکا و آی بی ام، این شرکت دو ابر رایانه ی عظیم به نام های Sierra و Summit را خواهد ساخت. با این کار روش ابرمحاسباتی این شرکت را با شتاب دهنده های پردازشی کمپانی انویدیا و شبکه های پرسرعت شرکت مِلانوکس ترکیب خواهد کرد.

شرکت های یاد شده و دولت آمریکا در روز جمعه و در کنفرانس دو سالانه ی ابرمحاسیاتی از یک همکاری خبر دادند که از روز دوشنبه آغاز خواهد شد. تمرکز این کنفرانس بر روی سیستم های سطح بالایی بود -که گاها از نظر حجمی به بزرگی یک زمین بسکتبال هستند- و در بخش محاسبات مربوط به حرکت گازها در خودرو، شناسایی نقاط ضعف ساختاری در طراحی هواپیما و پیش بینی کارایی داروهای جدید مورد استفاده قرار می گیرند.

در ادامه مطلب با دیجیاتو همراه باشید.

در این کنفرانس مقرر شد که بودجه برای دو ماشین پرداخت شود، یکی برای تحقیقات غیر نظامی در آزمایشگاه ملی Oak Ridge که در تنسی قرار دارد و دیگری برای شبیه سازی سلاح های هسته ای در آزمایشگاه ملی Lawrence Livermore در کالیفرنیا. اوج قدرت عملکرد هر کدام مقدار خیره کننده ی ۱۰۰ پتافلاپس است که یک کادریلیون (عدد یک با ۱۵ صفر به توان ۲) محسابه را در یک ثانیه انجام می دهد و در لیست ۵۰۰ ماشین پرسرعت دنیا قرار دارد. بر اساس محاسبات انویدیا، برای انجام چنین پردازشی باید از ۳ میلیون لپ تاپ به طور همزمان استفاده کرد.

به علاوه، وزارت انرژی آمریکا، برای تولید نسل بعدی ابر رایانه های قدرتمندی که ۲۰ تا ۴۰ مرتبه سریعتر از سیستم های سطح بالای امروزی عمل می کنند، مبلغ ۱۰۰ میلیون دلار را بر روی برنامه ای که FastForward2 نامیده شده سرمایه گذاری کرده است. ارنست مونیز، وزیر انرژی آمریکا قصد دارد این موضوع را در جمعه اعلام نماید. در این پروژه که Coral نام گرفته، علاوه بر موارد فوق، آزمایشگاه های ملی Oak Ridge، Argonne و Lawrence Livermore هم نقش دارند.

مونیز در بیانیه ی خود گفت: “ما انتظار داریم سرمایه گذاری بر روی پروژه های ابرمحاسباتی ای مانند Coral و FastForward2 منجر به تحویل و پیشرفت دوباره در علوم پایه، حفاظت از محیط زیست ملی و پژوهش های انرژی گردد. چرا که این فن آوری در شبیه سازی سیستم های پیچیده ی فیزیکی و تحلیل داده های حجیم کاربرد دارد.”

آیا پردازش های ابرمحاسباتی متزلزل شده است؟

این همکاری برای همه ی شرکت های یاد شده پرسود است. آی بی ام این سیستم را با استفاده از طراحی ای خواهد ساخت که در واقع ترکیبی از قدرت پردازشی خود و شتاب دهنده ی Volta شرکت انویدیا است. آی بی ام چند دهه است که در محاسبات سنگین با کارایی بالا تجربه دارد، اما در مورد انویدیا اوضاع فرق می کند و در این زمینه تازه وارد محسوب می شود. چرا که بیشترین درآمد این شرکت از چیپ های گرافیکی ای است که سرعت بازی های رایانه ای را افزایش می دهد.

دنیا با افزایش ثابت قدرت های پردازشی خو گرفته، اما سرعت رشد سیستم های ابرمحاسباتی در سال های اخیر کاهش یافته است. سرعت پردازنده ها دیگر هر ساله به راحتی از چند گیگاهرتز فراتر نمی روند و محدودیت در بودجه، تجهیزات خنک کننده و انرژی الکتریکی مصرفی وجود دارد.

برای مقابله با این مشکلات، آی بی ام نوعی از روش ابر محاسباتی را اتخاذ کرده که طراحی داده محور نامیده شده. ایده اصلی این متد پخش کردن قدرت پردازشی است، بنابراین به ناحیه های ذخیره سازی داده ها نزدیک بوده و با انتقال آنها در یک سیستم، مشکل مصرف بالای انرژی و کاهش کارایی را رفع می کند.

شرکت یاد شده در مورد این طرح خود می گوید:‌ “در سطح محاسبات تکی، ما روش Von Neumann را ادامه می دهیم.” این متد بر معماری رایانه های سنتی تاکید دارد که پردازش گر و حافظه رم را ترکیب می کند. آی بی ام همچنین گفته: “در سطح سیستمی، ما یک روش محاسباتی دیگر را نیز اضافه می کنیم، که محاسبات را به داده ها منتقل می کند.”

معماری مدرن

این سیستم روندهای محاسباتی جدیدی را در برمی گیرد که شامل یک حافظه ی فلش که سریعتر ولی گران قیمت تر از هارد دیسک ها است و واحد پردازشهای گرافیکی (GPU) توسط انودیا تقویت می شود. این شتاب دهنده ها برای انجام دستورات در اهداف عمومی و واحد پردازش مرکزی مناسب نیستند، اما در مقابل می توانند انواع خاص مسائل ریاضی را سریع تر حل کنند. و این دلیل ورود شرکت هایی نظیر انویدیا، اینتل و AMD در بخش سیستم های ابرمحاسبانی است.

Sumit Gupta مدیر کل تجارت شتاب دهنده های محاسباتی تسلا گفت: “این مهر تایید و عامل موفقیتی برای پلتفرم شتاب دهنده  گرافیکی تسلا است. برای ساخت چنین سیستم های بزرگی، شما به بهره وری انرژی دارید که شتاب دهنده های گرافیکی ارائه می کنند.”

یکی از مشکلات سیستم هایی که CPU و GPU را با یکدیگر استفاده می کنند، دریافت اطلاعات از جایی است که به آن تعلق دارند. معمولا کار اصلی را CPU ها انجام می دهند، برخی از کارها را نیز به GPU می سپارد، اما برای انجام این کار این بخش ها باید اطلاعات را از حافظه ی CPU به حافظه ی GPU منتقل کنند. برای سرعت بخشیدن به این پروسه، انودیا روش NVLink به هم پیوسته را ارائه می دهد، که بنا به گفته آی بی ام بین ۵ تا ۲۰ برابر سریعتر از تکنولوژی های انتقال داده امروزی عمل می کند.

یکی دیگر از عناصر کلیدی این سیستم، شرکت مِلانوکس است، که تجهیزات شبکه های پرسرعت را با استفاده از استاندارد InfiniBand برای انتقال سریع داده ها در سیستم فراهم می آورد.