QPACE - QPACE

Quvvat, PowerPC va Quvvat ISA me'morchilik
NXP (avval Freescale va Motorola)
IBM
IBM / Nintendo
Boshqalar
Tegishli havolalar
Kulrang rang bekor qilindi, kursiv bilan tarixiy

QPACE (QCD Parallel hisoblash Uyali keng polosali dvigatel ) a katta darajada parallel va o'lchovli superkompyuter ilovalar uchun mo'ljallangan panjarali kvant xromodinamikasi.

Umumiy nuqtai

QPACE superkompyuteri - bu bir qator ilmiy muassasalar tomonidan hamkorlikda amalga oshirilgan tadqiqot loyihasidir IBM Germaniyaning Boblingen shahridagi tadqiqot va rivojlantirish laboratoriyasi va boshqa sanoat sheriklari, shu jumladan Evrotek, Knurr va Xilinx. 20 ga yaqin kichik va katta olimlardan tashkil topgan akademik dizayn jamoasi, asosan fiziklar Regensburg universiteti (loyiha rahbari), Vuppertal universiteti, DESY Zuten, Julich tadqiqot markazi, va Ferrara universiteti. Asosiy maqsad hisoblash samaradorligi, narx-navo nisbati va energiya samaradorligi jihatidan sanoat mahsulotlarini mag'lub etadigan dastur uchun optimallashtirilgan kengaytirilgan arxitekturani loyihalash edi. Loyiha rasmiy ravishda 2008 yilda boshlangan. Ikki inshoot 2009 yilning yozida ishga tushirilgan. Yakuniy loyiha 2010 yil boshida yakunlangan. O'shandan beri QPACE hisob-kitoblar uchun foydalaniladi panjara QCD. Tizim arxitekturasi, asosan, eng yaqin qo'shni aloqalariga tayanadigan boshqa ilovalar uchun ham javob beradi, masalan. panjara Boltsman usullari.[1]

2009 yil noyabr oyida QPACE Green500 dunyodagi eng tejamkor superkompyuterlar ro'yxatidagi etakchi arxitektura bo'ldi.[2] Ushbu nom 2010 yil iyun oyida, arxitektura 773 energiya imzosiga ega bo'lganida himoya qilingan MFLOPS vattga Linpack mezonlari.[3] In Top500 eng kuchli superkompyuterlar ro'yxati, QPACE 2009 yil noyabr oyida # 110- # 112, 2010 yil iyunida # 131- # 133.[4][5]

QPACE tomonidan moliyalashtirildi Germaniya tadqiqot fondi (DFG) SFB / TRR-55 doirasida va IBM. Qo'shimcha badallar tomonidan qilingan Evrotek, Knurr va Xilinx.

Arxitektura

2008 yilda IBM PowerXCell 8i ko'p yadroli protsessor, IBM ning takomillashtirilgan versiyasi Uyali keng polosali dvigatel ishlatilgan, masalan, PlayStation 3. Protsessor o'zgaruvchan nuqta ishlashi tufayli ilmiy jamoatchilikda katta e'tibor oldi.[6][7][8] Bu qurilish bloklaridan biridir IBM Roadrunner klaster, bu PFLOPS to'sig'ini buzgan birinchi superkompyuter arxitekturasi edi. PowerXCell 8i-ga asoslangan klaster arxitekturalari odatda ishonadi IBM pichoq serverlari kabi sanoat standartlari tarmoqlari bilan o'zaro bog'langan Infiniband. QPACE uchun mutlaqo boshqacha yondashuv tanlandi. Amalga oshirilgan maxsus ishlab chiqilgan tarmoq ko-protsessori Xilinx Virtex-5 FPGA'lar hisoblash tugunlarini ulash uchun ishlatiladi. FPGA funktsional xatti-harakatlarning moslashtirilgan spetsifikatsiyasiga imkon beradigan qayta dasturlashtiriladigan yarim o'tkazgich qurilmalar. QPACE tarmoq protsessori Rambus-xususiy I / U interfeysi orqali PowerXCell 8i bilan chambarchas bog'langan.

QPACE-ning eng kichik qurilish bloki bu PowerXCell 8i va FPGA-ni joylashtiradigan tugun kartasi. Tugun kartalari orqa panellarga o'rnatiladi, ularning har biri 32 tagacha tugun kartalarini joylashtirishi mumkin. Bitta QPACE tokchasida sakkiztagacha uy bor orqa panellar, har biri old va orqa tomonga to'rtta orqa panel o'rnatilgan. Har bir tokchadagi tugun kartalarining maksimal soni - 256. QPACE bu qadoqlash zichligiga erishish uchun suvni sovutadigan eritmaga tayanadi.

O'n oltita tugun kartalari root kartasi deb nomlangan alohida ma'muriy karta tomonidan nazorat qilinadi va boshqariladi. Supero'tkazuvchi karta deb nomlangan har bir tokchada yana bitta ma'muriy karta quvvat manbalarini kuzatish va boshqarish uchun ishlatiladi. Ildiz kartalari va superroot kartalari hisoblash tugunlarini sinxronlashtirish uchun ham ishlatiladi.

Tugun kartasi

QPACE yuragi IBM hisoblanadi PowerXCell 8i ko'p yadroli protsessor. Har bir tugun kartasida bitta PowerXCell 8i, 4 Gb mavjud DDR2 SDRAM bilan ECC, bitta Xilinx Virtex-5 FPGA va etti tarmoq transmitterlar. Bitta 1 Gigabit chekilgan transceiver tugun kartasini I / U tarmog'iga ulaydi. Oltita 10 Gigabit qabul qilgichlari a-dagi qo'shni tugunlar orasidagi xabarlarni uzatish uchun ishlatiladi uch o'lchovli toroidal mash.

QPACE tarmog'ining birgalikda protsessori to'g'ridan-to'g'ri ulangan Xilinx Virtex-5 FPGA-da amalga oshiriladi. Kiritish-chiqarish interfeysi PowerXCell 8i.[9][10] FPGA ning funktsional harakati a bilan belgilanadi apparat tavsiflash tili va istalgan vaqtda tugun kartasini qayta yuklash evaziga o'zgartirish mumkin. QPACE tarmog'i kooprotsessorining aksariyat sub'ektlari kodlangan VHDL.

Tarmoqlar

QPACE tarmog'ining birgalikda protsessori PowerXCell 8i-ni uchta aloqa tarmog'iga ulaydi:[10][11]

  • Torus tarmog'i - bu a-da eng yaqin qo'shni bilan aloqa o'rnatishga imkon beruvchi yuqori tezlikda aloqa yo'lidir uch o'lchovli toroidal mash. Torus tarmog'i jismoniy qatlam ning 10 Gigabit chekilgan, xabarlarni uzatish uchun kichik hajmdagi o'lchamlar uchun optimallashtirilgan maxsus mo'ljallangan aloqa protokoli qo'llaniladi. Torus tarmog'i dizaynining o'ziga xos xususiyati - bu qo'llab-quvvatlashdir nol nusxa Mahalliy do'konlar deb nomlangan shaxsiy xotira sohalari o'rtasidagi aloqa Sinergik ishlov berish elementlari (SPE) tomonidan xotiraga bevosita kirish. Qo'shni tugunlarda ikkita SPE o'rtasidagi aloqa uchun kechikish 3 mikron. Har bir yo'nalish va yo'nalish bo'yicha eng yuqori tarmoqli kengligi taxminan 1 GB / s ni tashkil qiladi.
  • O'chirilgan 1 Gigabit chekilgan faylni kiritish-chiqarish va texnik xizmat ko'rsatish uchun ishlatiladi.
  • Global signallar tarmog'i daraxt tarmog'i sifatida joylashtirilgan oddiy 2 simli tizimdir. Ushbu tarmoq global sharoitlarni baholash va tugunlarni sinxronlashtirish uchun ishlatiladi.

Sovutish

QPACE superkompyuterining hisoblash tugunlari suv bilan sovutiladi. Har bir tugun kartasidan taxminan 115 Vatt tarqalishi kerak.[10] Sovutish eritmasi ikki komponentli dizaynga asoslangan. Har bir tugun kartasi katta rol o'ynaydigan termal qutiga o'rnatiladi kuler issiqlik uchun muhim tarkibiy qismlar uchun. Termal quti suvni sovutish pallasiga ulangan sovuq plitaga aralashadi. Sovuq plitaning ishlashi issiqlikni 32 tugunga qadar olib tashlashga imkon beradi. Tugun kartalari sovuq plitaning ikkala tomoniga o'rnatiladi, ya'ni har biri 16 ta tugun sovuq plitaning yuqori va pastki qismiga o'rnatiladi. Sovutish eritmasining samaradorligi hisoblash tugunlarini iliq suv bilan sovutishga imkon beradi. QPACE sovutish echimi, masalan, boshqa superkompyuter dizaynlariga ham ta'sir ko'rsatdi SuperMUC.[12]

O'rnatish

QPACE-ning to'rtta tokchali ikkita bir xil o'rnatilishi 2009 yildan beri ishlaydi:

Yig'ilishning eng yuqori ko'rsatkichi taxminan 200 ga teng TFLOPS ikki aniqlikda va 400 aniqlikdagi TFLOPS. O'rnatishlar. Tomonidan boshqariladi Regensburg universiteti, Julich tadqiqot markazi va Vuppertal universiteti.

Shuningdek qarang

Adabiyotlar

  1. ^ L. Biferale va boshq., QPACE superkompyuteridagi qafas Boltzmann suyuqlik dinamikasi, Processia informatika 1 (2010) 1075
  2. ^ Green500 ro'yxati, 2009 yil noyabr, http://www.green500.org/lists/green200911
  3. ^ Green500 ro'yxati, 2010 yil iyun, http://www.green500.org/lists/green201006
  4. ^ Top500 ro'yxati, 2009 yil noyabr, "Arxivlangan nusxa". Arxivlandi asl nusxasi 2012 yil 17 oktyabrda. Olingan 17 yanvar, 2013.CS1 maint: nom sifatida arxivlangan nusxa (havola)
  5. ^ Top500 ro'yxati, 2010 yil iyun, "Arxivlangan nusxa". Arxivlandi asl nusxasi 2012 yil 17 oktyabrda. Olingan 17 yanvar, 2013.CS1 maint: nom sifatida arxivlangan nusxa (havola)
  6. ^ G. Bilardi va boshq., QCD mashinalari uchun mikrosxemalarni qayta ishlashning potentsiali, Kompyuter fanidan ma'ruza matnlari 3769 (2005) 386
  7. ^ S. Uilyams va boshq., Ilmiy hisoblash uchun hujayra protsessorining salohiyati, Chegaralarni hisoblash bo'yicha 3-konferentsiya materiallari (2006) 9
  8. ^ G. Goldrian va boshq., QPACE: Uyali keng polosali dvigatelda kvant xromodinamikasi parallel hisoblash, Fan va muhandislik sohasida hisoblash 10 (2008) 46
  9. ^ I. Ouda, K. Shleupen, Ilova uchun eslatma: FPGA-dan IBM Power Processor interfeysini sozlash, IBM Research hisoboti, 2008 yil
  10. ^ a b v H. Baier va boshq., QPACE - Uyali protsessorlarga asoslangan QCD parallel kompyuter, Ilmiy ishlar (LAT2009), 001
  11. ^ S. Solbrig, QPACE-da sinxronizatsiya, STRONGnet konferentsiyasi, Kipr, 2010 yil
  12. ^ B. Mishel va boshq., Aquasar: Der Weg zu optimal effizienten Rechenzentren[doimiy o'lik havola ], 2011
  13. ^ Qpace - chiwzis