Turecko opět mezi 500 nejvýkonnějšími superpočítači na světě

Turecká národní vědecká e-infrastruktura TRUBA letos v zimě dokončila superpočítač, který se nejenže stal nejvýkonnějším superpočítačem Turecka, ale zároveň se ocitl na seznam 500 nejvýkonnějších superpočítačů na světě.

Centrum pro vysoce výkonné a gridové výpočty TÜBİTAK ULAKBİM je národní centrum poskytující vysoce výkonné výpočty a ukládání dat pro všechny výzkumné instituce a výzkumníky. Toto centrum je dekretem vědecké rady TÜBİTAK označováno jako Turecká národní e-vědecká e-infrastruktura (TRUBA). Rozšiřování a posilování výpočetních zdrojů a datových úložišť potřebných pro výzkumné pracovníky se provádí na základě doporučení poradního výboru turecké národní e-vědecké e-infrastruktury.

Co má TRUBA v sobě?

Superpočítač je postaven ze strojů Lenovo ThinkSystem SD650 V3 Neptune DWC Server výšky 1U (neboli  velmi tenkých strojů s tloušťkou jedné jednotku neboli 1,75 palce = 44,45 mm a šířkou 19 palců = 483 mm). Stroje se neosazují přímo do 19" rack systému, ale do speciálního modulu ThinkSystem DW612S, kam se těchto serverů vejde šest.

Lenovo je čínský výrobce počítačů. Firma byla založena 1. listopadu 1984 pod názvem Legend a od roku 2003 jako Lenovo, což vzniklo ze spojení "Legend novo". Globálně známou firmou se Lenovo stalo roku 2005, kdy IBM šokovala oznámením, že Lenovu prodává svou divizi počítačů (tedy notebooky, stolní počítače, servery). Více než čtvrtina Lenova patří čínské vládě.

Jeden server DC650 je vlastně jen držák na dva malé počítače, kterým se říká nody (uzly). Každý z nich je osazen dvěma procesory Intel Xeon Platinum 8480+, což je špičkový model řady Sapphire Rapids. Ten má 56 jader (16 s vysokou a 40 s nízkou prioritou) a s HyperThreadingem 112 vláken, základní provozní frekvenci 2,0 GHz s možností navýšení pomocí Turbo Boost technologie až na 3,8 GHz a cache třetí úrovně kapacity 105 MiB (tedy nikoli megabajtů, ale mebibajtů, tedy se základem 1024 a nikoli 1000), mnoha rozšířeními včetně AMX (Advanced Matrix Extensions) pro zrychlení umělé inteligence (každý procesor zvládne 1024 operací BF16 neboli slov v plovoucí desetinné čárce s délkou 16 bitů nebo 2048 INT8 neboli celočíselných operací s délkou 8 bitů, to vše v jediném taktu). Každý procesor může komunikovat s operační pamětí DDR5-4800, a to až v osmi 64bitových kanálech. Základní navržená spotřeba procesoru je 350 wattů.

MIMOCHODEM: Běžný notebook má v dnešní době 2 až 8 jader. Jediný procesor tohoto superpočítače má tedy stejný počet jader jako 7 až 28 notebooků. Navíc serverový procesor má některé součásti, které notebookové procesory nemají viz Intel AMX, což povyšuje serverový výkon ještě výše. Integrace tolika jader do jediného procesoru umožňuje extrémně rychlou komunikaci mezi jednotlivými jádry, což umožňuje aplikacím superpočítače vytěžit maximum výkonu a neztrácet jej při vzájemné komunikaci a sdílení dat.

Všechny servery jsou propojeny pomocí Infiniband NDR200 infrastruktury, která je založena na adaptérech NVIDIA ConnectX-7 200GbE/NDR200 IB Dual-Port s přenosovou rychlostí 2x 200 Gbit/s.

Celý superpočítač má 55.552 jader neboli 992 procesorů. To znamená, že má 496 nodů, které jsou ve 248 serverech s výškou 1U, které jsou zase osazeny do 42 modulů DW612S, ty zase do osmi racků [čte se reků a nikoli racků; nejde o odvozeninu od českého slova racek, nýbrž od anglického rack neboli držák].

MIMOCHODEM: Tento superpočítač je jako všechny dnešní superpočítače clusterem. Jediný počítač již nemůže mít takový výpočetní výkon, aby se mohl označit za superpočítač. Proto se začaly od 90. let počítače skládat do větších celků, kterým se říká clustery. Jeden cluster potom předstírá, že je jediný počítač. 

Operačním systémem je RedHat 9.1, plným jménem Red Hat Enterprise Linux neboli RHEL. Jedná se o 64bitový operační systém, který je dále upraven pro clusterové superpočítače. Operační systém je tvořen firmou Red Hat Inc., kterou od roku 2018 vlastní společnost IBM.

MIMOCHODEM: Linux je operační systém, který původně vznikl roku 1991 jako alternativa školní pokusné varianty UNIXu. Protože Linux je vlastně jen jádro, musí mít kolem sebe podpůrné programy, které tvoří uchopitelný celek, kterému se říká distribuce. Mezi nejznámější patří Fedora, Ubuntu, SUSE, RedHat a další. Turecko má vlastní distribuci Pardus. Zajímavostí je, že mezi Linuxy patří také Google Chrome OS nebo Google Android, který známe z chytrých telefonů.

Co je Top500?

Projekt TOP500 sestavuje žebříček 500 nejvýkonnějších nedistribuovaných počítačových systémů na světě. Vše začalo na jaře roku 1993, kdy nejvýkonnější superpočítač v tomto žebříčku Connection Machine CM-5/1024, vyrobený firmou Thinking Machines Corp. Ten byl v Národní laboratoři Kalifornské univerzity v Los Alamos a obsahoval 1024 RISC 32bitových procesorů SuperSPARC, které pracovaly na 32 MHz (byl to jeden z prvních počítačových clusterů na světě). Tento superpočítač měl výpočetní výkon 59,7 GFLOPS (miliard operací v plovoucí desetinné čárce za sekundu). Dnes má tento výkon praktický každý chytrý mobilní telefon.

V roce 1993 posloužil CM5 také k jinému účelu, když si jej produkční tým Stevena Spielberga vybral pro "ztělesnění" mozku řídicí místnosti ve filmu Jurský park (pět černých věží s červenými světly).

Frontier (zdroj: awikimedia.org)

Aktuálně nejvýkonnějším superpočítačem planety je Frontier s výkonem 1206 PFLOPS neboli 1,2 EFLOPS, postavený pro Národní laboratoře Oak Ridge, spadající pod Ministerstvo energetiky USA. Tento jediný superpočítač obsahuje 9472 procesorů AMD Epyc 7713 "Trento" a 37888 grafických karet Instinct MI250X GPU pro masivní zrychlení. Takový výpočetní výkon si vyžaduje téměř 23 MW elektřiny, ovšem svou efektivitou patří ke špičce v rámci Green500 (500 nejvýkonnějších superpočítačů na světě Top500, ovšem hodnocených podle úspornosti). Celek používá operační systém HPE Cray OS.

Turecko v Top500

Turecký superpočítač se výkonem Rmax 3 PFLOPS dostal na 313. místo v červnovém žebříčku Top500.

Turecko již v minulosti záznam v Top500 mělo (psali jsme v článku Superpočítače v Česku a Turecku). Šlo o superpočítač, který se dostal na seznam od listopadu 2006 (353. místo) až listopad 2007. Měl špičkový výkon Rpeak = 9630 GFLOPS = 9,63 TFLOPS = 0,00963 PFLOPS. To stačilo v červnu 2007 na 240. místo, o půl roku později jen na 484. pozici. Mají ho na Istanbulské technické univerzitě (ITÜ).

Pro představu o rozdílu v jejich výkonech, nový turecký superpočítač je s výkonem 3 PFLOPS více než 300x výkonnější, než superpočítač z ITÜ, který byl v Top500 v letech 2006 až 2007. Ale aktuálně nejvýkonnější superpočítač na světě Frontier má výkon 402x vyšší než aktuálně nejvýkonnější superpočítač Turecka.

Top500 v okolí Turecka

Turecko není jediné v regionu, které má záznam v Top500 (tedy skoro):

• Arménie: -
• Ázerbájdžán: -
• Bulharsko: 188. místo (Discoverer = Atos/Eviden BullSequana, AMD) a 395. místo (HEMUS = HPE ProLiant, AMD)
• Gruzie: -
• Irák: -
• Írán: -
• Kypr: -
• Řecko: -
• Sýrie: -

Top500 ve střední Evropě

Slovensko a Lichtenštejnsko nemají jako jediné země střední Evropy v posledním Top500 žádný záznam. Další země podle pořadí daného výpočetním výkonem Rmax:

• 112. místo s 8,40 PFLOPS: Česko: Škoda Auto (C24 = HPE Cray EX, AMD)
• 135. místo s 6,75 PFLOPS: Česko: VŠB-TUO Ostrava (Karolina GPU partition = HPE Apollo 6500, AMD, NVIDIA)
• 226. místo s 3,82 PFLOPS: Slovinsko: IZUM (VEGA HPC CPU = Atos/Eviden BullSequana, AMD)
• 300. místo s 3,10 PFLOPS: Maďarsko: KIFÜ (Komondor = HPE Cray EX, AMD, NVIDIA)
• 302. místo s 3,10 PFLOPS: Slovinsko: IZUM (VEGA HPC GPU = Atos/Eviden BullSequana, AMD, NVIDIA)
• 337. místo s 2,84 PFLOPS: Česko: VŠB-TUO Ostrava (Karolina CPU partition = HPE Apollo 2000, AMD)
• 353. místo s 2,73 PFLOPS: Rakousko: Vienna Scientific Cluster (VSC-4 = Lenovo ThinkSystem SD650, Intel)
• 353. místo s 2,31 PFLOPS: Rakousko: Vienna Scientific Cluster (VSC-5 = Megware SlideSX, AMD)

VŠB-TUO = Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava

IZUM = Institut informacijskih znanosti Maribor (Ústav informačních věd v Mariboru)

KIFÜ = Kormányzati Informatikai Fejlesztési Ügynökség (Vládní agentura pro rozvoj informačních technologií)

superpočítač, Škoda Auto (zdroj: askoda-storyboard.com)

Logicky je vynecháno Německo se 40 záznamy nebo Polsko s 8 nebo Švýcarsko s 5 záznamy. Také celkový výpočetní výkon superpočítačů v těchto zemích je řádově jinde než v Česku, Rakousku nebo Maďarsku.

Slovensko o vlastním opravdu výkonném superpočítači hovoří roky. Roku 2022 získala superpočítač Devana (ten nahradil předchozí superpočítač Aurel, který měl 110 TFLOPS), který ale do Top500 nedosáhl. V poslední době se i snaží projekt s názvem Perun také realizovat. Za 70 milionů eur se má v roku 2025 získat superpočítač s výkonem 50 PFLOPS s plánovaným výkonem maximálně 1,5 MW, který má být umístěný ve Slovenské akademii věd na Patrónke v Bratislavě. Mnoho času se prozatím ztratilo v zákulisních a politických jednáních, dokonce hraje roli, zda bude v Bratislavě nebo Košicích. Jedním z možných dodavatelů může být slovensko-americká společnost Tachyum košického vědce Radoslava Daniláka, která má ovšem stále větší zpoždění, takže se na finální procesory Prodigy stále čeká. Slovensko, Perun s tebou.

A tak je to v Turecku se vším.

Patrik Veselík

ZDROJ: top500.org