Суперкомпьютерные технологии в атомистическом

Суперкомпьютерные
технологии в атомистическом
моделировании
Морозов Игорь Владимирович
Программа курса: http://www.ihed.ras.ru/norman/student/
СУПЕРКОМПЬЮТЕРНЫЕ
ТЕХНОЛОГИИ
Tianhe-2 (MilkyWay-2): National Super
Computer Center in Guangzhou
No. 1 system since June 2013
ENIAC - первая ЭВМ
1945г.
IBM System/360 - масштабируемый "мейнфрейм"
1964г.
CDC 6600 - Векторно-конвейерный
суперкомпьютер
1964г.
Персональные компьютеры
1975-1981гг.
Apple I
Altair 8800
IBM PC
Кластеры Beowulf
Использованы материалы статьи
http://www.osp.ru/os/2008/04/5114370/
1994г.
Архитектура Nvidia CUDA - начало
массового использования ускорителей
2007г.
Применение суперкомпьютеров

Компьютерное моделирование:









Молекулярная динамика
Газодинамика и гидродинамика, задачи горения
Химическая физика, вычислительная химия
Процессы в полупроводниках
Моделирование океана, атмосферы и климата
Астрофизика
Биология (докинг белков, биоинформатика)
Имитационное моделирование в экономике
Оптимизация и поиск:





Дискретное и линейное программирование
Общая задача нахождения экстремума
Дискретная оптимизация
Распознавание образов
Автоматическая верификация и доказательство теорем
Посыпкин М.А. «Теоретические основы параллельного программирования»
Анализ результатов рейтинга Top-500
Суперкомпьютер МГУ “Ломоносов”
Воеводин В.В., XII Международная суперкомпьютерная конференция
«Научный сервис в сети интернет: суперкомпьютерные центры и задачи», 21 сентября 2010г.
Суперкомпьютер МГУ “Ломоносов”
Воеводин В.В., XII Международная суперкомпьютерная конференция
«Научный сервис в сети интернет: суперкомпьютерные центры и задачи», 21 сентября 2010г.
Суперкомпьютер МГУ “Ломоносов”
Всего в системе 10т гликоля и 40т воды
Воеводин В.В., XII Международная суперкомпьютерная конференция
«Научный сервис в сети интернет: суперкомпьютерные центры и задачи», 21 сентября 2010г.
Суперкомпьютер МГУ “Ломоносов”
Воеводин В.В., XII Международная суперкомпьютерная конференция
«Научный сервис в сети интернет: суперкомпьютерные центры и задачи», 21 сентября 2010г.
Архитектура параллельных компьютеров
Symmetric Multiprocessing (SMP)
Uniform Memory Architecture (UMA)
Non-Uniform Memory Architecture (NUMA)
Massive parallel processing (MPP) / Clusters
Использованы материалы статьи http://www.ferra.ru/online/processors/s25920/
Анализ результатов рейтинга Top-500
Решения проблемы когерентности кэшей
Write-through cache
Использованы материалы статьи http://www.ferra.ru/online/processors/s25922/
Решения проблемы когерентности кэшей
Технология “Modified, Exclusive, Shared, Invalid” (MESI)
Использованы материалы статьи http://www.ferra.ru/online/processors/s25922/
Высокопроизводительный гибридный
вычислительный кластер МИЭМ
head
Internet
CPU Opteron 6234 CPU Opteron 6234
80.250.162.71
core core core
core core core
core core core
core core core
Infiniband
192.168.1.0/24
Gb/s ethernet
192.168.2.0/24
node01
node02
node03
CPU
CPU
CPU
CPU
CPU
CPU
GPU
GPU
GPU
GPU
GPU
GPU
C2070
C2070
C2070
C2070
C2070
C2070
Top-500: операционные системы,
используемые на суперкомпьютеров
ПРИМЕНЕНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ
УСКОРИТЕЛЕЙ
Графические ускорители Nvidia
http://www.nvidia.ru
Особенности архитектуры GPU
Использованы материалы http://www.chepr.ru/index.php?rasd=info&id=75
Архитектура Nvidia Kepler GK110
Использованы материалы http://www.nvidia.ru/object/nvidia-kepler-ru.html