'

Перспективы развития суперкомпьютерных технологий «СКИФ»

Понравилась презентация – покажи это...





Слайд 0

Перспективы развития суперкомпьютерных технологий «СКИФ» Абрамов С.М. (ИПС РАН, Переславль-Залесский) Доклад доклад на конференции «Интеллектуальные системы и компьютерные науки», вторник, 24 октября, на 15-00, регламент — 40 минут, МГУ им. М.В.Ломоносова, ГЗ, 14 этаж, аудитория 1408 This presentation will probably involve audience discussion, which will create action items. Use PowerPoint to keep track of these action items during your presentation In Slide Show, click on the right mouse button Select “Meeting Minder” Select the “Action Items” tab Type in action items as they come up Click OK to dismiss this box This will automatically create an Action Item slide at the end of your presentation with your points entered.


Слайд 1

Суперкомпьютерная Программа «СКИФ» Союзного государства Разработка и освоение в серийном производстве семейства моделей высокопроизводительных вычислительных систем с параллельной архитектурой (суперкомпьютеров) и создание прикладных программно-аппаратных комплексов на их основе This presentation will probably involve audience discussion, which will create action items. Use PowerPoint to keep track of these action items during your presentation In Slide Show, click on the right mouse button Select “Meeting Minder” Select the “Action Items” tab Type in action items as they come up Click OK to dismiss this box This will automatically create an Action Item slide at the end of your presentation with your points entered.


Слайд 2

Программа «СКИФ» Структура исполнения


Слайд 3

Комплексный подход Единая концепция создания изделий семейства «СКИФ» и широкий спектр моделей семейства, возможность подбора конфигурации, оптимальной для заданного применения. Комплекс мероприятий: разработка аппаратных средств; разработка системного программного обеспечения; разработка инструментальных средств и законченных (пилотных) прикладных систем; подготовка и переподготовка кадров; единое информационное пространство Программы.


Слайд 4

Опытные образцы и установки семейства «СКИФ»


Слайд 5

Linpack-производительность образцов 11 57 472 2032 26 185 раз


Слайд 6

Темпы развития отрасли (Linpack)


Слайд 7

«СКИФ K-500» (октябрь 2003, Минск) Разработчики ОИПИ НАН Беларуси УП «НИИ ЭВМ» Компания «Т-Платформы» ИПС РАН Проект выполнен за 4 месяца


Слайд 8


Слайд 9

«СКИФ К-1000» Разработчики ОИПИ НАН Беларуси НИИ ЭВМ ИПС РАН Т-платформы Этапы разработки Исследования вариантов, разработка концепции: декабрь 2003 — март 2004 Подготовка ТТ: апрель 2004 Подготовка тендерной документации, тендер: май 2004 Исполнение: 15 июля — 1 октября 2004, 2? мес.


Слайд 10

«СКИФ К-1000» Пиковая производительность 2,5 триллиона оп./сек Linpack- производительность 2,0 триллиона оп./сек КПД = 80,1 % Весь проект выпуска «СКИФ К-1000»: всего лишь $ 1 800 000 (в разы меньше, чем у конкурентов) В тендере мы обошли предложения от именитых конкурентов: IBM, HP, Fujitsu-Simens


Слайд 11


Слайд 12

«СКИФ К-1000» 98 место в мире (рейтинг Top500) Сегодня в «первой сотне» разработки только из четырех стран: Союзного государства, США, Японии и Китая Ноябрь 2004: 1 место в мире по рейтингу TopCrunch (столкновение 3 автомобилей) Ноябрь 2004: 1 место на всей территории ex-СССР (национальный рейтинг Top50)


Слайд 13

«СКИФ» в Top50 семь компьютеров «СКИФ» включены 7 декабря 2004 года в список пятидесяти самых мощных суперкомпьютеров СНГ (Тор50, http://www.supercomputers.ru) под номерами 1, 6, 8, 20, 22, 32, 34 установки семейства «СКИФ» занимают 14% мест в списке их суммарная пиковая производительность составляет 25% от суммы пиковых производительностей всех систем из Top50 их суммарная Linpack-производительность составляет 33% от суммы Linpack-производительностей всех систем из Top50


Слайд 14

Спецвычислители (ускорители) в установках семейства «СКИФ»


Слайд 15

Образец гибридной установки «СКИФ» (осень 2004)


Слайд 16

«ТКС», НИЦЭВТ (ЕС1710.03) модульно-наращиваемая многопроцессорная система (МНМС)


Слайд 17

Программное обеспечение для семейства «СКИФ»


Слайд 18

Комплект ПО КУ, литера «О1» ядро ОС Linux-SKIF PVFS-SKIF — параллельная файловая система OpenPBS-SKIF — система очередей FLAME-SKIF — система мониторинга и управления (reset, power on/off) установками семейства «СКИФ»


Слайд 19

Комплект ПО КУ, литера «О1» OpenTS — Т-система с открытой архитектурой компилятор TG++ для языка T++ транслятор TF2TC (T-Fortran ? T++) TDB — распределенный интерактивный отладчик MPI-программ, с поддержкой отладки Т-программ (замена TotalView)


Слайд 20

Комплект ПО КУ, литера «О1» 6 прикладных программных систем в среде OpenTS 12 адаптированных свободных пакетов, библиотек и приложений 14 приложений собственной разработки (из них 3 в области ИИ) Совместимость платформы с коммерческими инженерными пакетами (более 6 отраслей реальных применений)


Слайд 21

Прикладные системы и задачи


Слайд 22

MultiGen @OpenTS (ЧелГУ и Ко) учет конформационного многообразия Мультиконформационная модель агониста 5-HT1A рецептора (противовоспалительные средства) pIC50 = - 3.24 p = 0.482 pIC50 = 8.00 p = 0.482 Примеры наиболее и наименее активных конформеров одной молекулы Качество прогноза биологической активности с рассмотрением всех возможных конформеров существенно превосходит результаты существующих работ, например (Guccione S. et al//J.Comput-Aided Mol. Design.-2000.-14.-p.647-657.


Слайд 23

НИИ мех. МГУ, @OpenTS: аэромеханика плохообтекаемых тел


Слайд 24

НИИ мех. МГУ, @OpenTS: аэромеханика плохообтекаемых тел


Слайд 25

1. Формирование фокусированных РЛ-изображений из голограмм РЛС космического базирования «Алмаз»


Слайд 26

2. Моделирование широкополосных пространственно-временных радиолокационных сигналов Возможность формирования в результате моделирования голограммы и последующая ее обработка с целью получения радиолокационного изображения Возможность сохранения синтезированной голограммы и синтезированного изображения Отображение статистики в нижней части окна Вывод оператору всевозможных сообщений об ошибках


Слайд 27

3. Обработка цветных и полутоновых видеоданных космических систем дистанционного зондирования Основные виды поточечной обработки изображений Исходное полутоновое изображение Расширение динамического диапазона Псевдоцветовое кодирование Исходное полутоновое изображение Декорреляция спектральных каналов Эквализация гистограмм


Слайд 28

Кардиологический комплекс


Слайд 29

ИТМО им. А. В. Лыкова НАН Беларуси: динамика лазерного факела у поверхности твердотельной мишени в воздухе


Слайд 30

ИЦИИ ИПС РАН: прикладные системы ИИ АКТИС: классификации текстов по заданным в процессе обучения классам (глубокий анализ текста, высокая релевантность) INEX: извлечение знаний из неструктурированных текстов на ЕЯ (заполнение заданной рел. БД) MIRACLE, @OpenTS: инструментальная система для проектирования интеллектуальных систем


Слайд 31

БГУ, геомеханические задачи. Моделирование устойчивости подземных сооружений


Слайд 32

ОИПИ НАН Беларуси и НИП «Геоинформационные системы»: Прогноз ветрового переноса загрязнений при лесном пожаре Идентифи-кация тепловых аномалий на снимках ДЗЗ


Слайд 33

ОИПИ НАН Беларуси: Система идентификации личности по голосу АРМ обучения системы Реализация предлагаемой технологии в МВД Беларуси


Слайд 34

ВА Беларуси: Программа оптимизации назначения частот в группе РЭС Время выполнения шага генетического алгоритма


Слайд 35

ИВВиИС: Система расчета химических реакторов редактор химических формул редактор геометрии реактора редактор сеток блок расчета визуализация X-Window и Web-интерфейсы к системе


Слайд 36

ИПС РАН, Росгидромет: Модель проф. В.М. Лосева


Слайд 37

Совместимость платформы «СКИФ» с коммерческими инженерными пакетами. Отрасли применений


Слайд 38

Моделирование остовов перспективных универсальных тракторов “Беларусь”


Слайд 39

Распределение эквивалентных напряжений (Von Mises Stress) конструкции рамы Расчет несущих конструкций карьерных самосвалов БелАЗ и шахтных крепей


Слайд 40


Слайд 41

Моделирование столкновения 3 машин


Слайд 42

Made at CeBIT 2004 Hannover Germany 24.03.04


Слайд 43

Широкий доступ к суперкомпьютерам «СКИФ» Создан Республиканский суперкомпьютерный центр коллективного пользования (ОИПИ НАН Беларуси, СКИФ К-500, СКИФ К-1000) Установки СКИФ широко используются в научных и инженерных расчетах в интересах учреждений и организаций России и Беларуси Участие RDMS CMS — GRID-проект для проведения вычислений в физике высоких энергий


Слайд 44

Республиканский суперкомпьютерный центр коллективного пользования


Слайд 45

Использование в реальной экономике (выборка) расчет турбокомпрессоров для наддува дизельных двигателей (Борисовский завод агрегатов Минпром РБ) расчет и моделирование остовов перспективных универсальных тракторов «Беларусь» разработка сквозной технологии автоматизированного проектирования, динамического анализа и оптимизации конструкций карданных валов АО «Белкард» расчет несущих конструкций карьерных самосвалов БелАЗ и шахтных крепей


Слайд 46

Использование в реальной экономике (выборка) моделирование столкновений транспортных средств с неподвижными препятствиями (автомобильная и тракторостроительная промышленность) моделирование процессов лазерного спекания порошковых материалов (для медицинских изделий) отработка технологий решения задач перебора большой размерности (КГБ Республики Беларусь) проведена клиническая апробация аппаратно-программного кардиологического комплекса (ОИПИ НАН Беларуси, РНПЦ «Кардиология», УП «НИИЭВМ») модели регионального прогноза погоды на 48 часов (Гидромет Беларуси)


Слайд 47

Перспективы развития направления работ программы «СКИФ»


Слайд 48

Перспективы развития линии «СКИФ» Внедрение изделий семейства «СКИФ» Развитие изделий семейства «СКИФ» Системообразующее научное направление «СКИФ» — использование результатов и взаимодополнение в других Союзных программах «Космос-БР» (2004–2007) «Триада» (2005–2008) «СКИФ-ГРИД» (2005–2008)


Слайд 49

Союзная программа «ТРИАДА»


Слайд 50

Союзная программа «ТРИАДА» Научно-техническая программа Союзного государства «Развитие и внедрение в государствах-участниках Союзного государства наукоёмких компьютерных технологий на базе мультипроцессорных вычислительных систем» Шифр «ТРИАДА»


Слайд 51

Союзная программа «ТРИАДА» Государственный заказчик-координатор программы: Министерство образования и науки Российской Федерации. Государственный заказчик программы от Российской Федерации: Федеральное агентство по науке и инновациям. Головной исполнитель программы от Российской Федерации: ОАО «Научно-исследовательский центр электронно-вычислительной техники» (НИЦЭВТ). Государственный заказчик программы от Республики Беларусь: Национальная академия наук Беларуси. Головной исполнитель программы от Республики Беларусь: Объединенный институт проблем информатики Национальной академии наук Беларуси (ОИПИ НАН Беларуси). Сроки реализации: 4 кв. 2005 г. – 4 кв. 2008 г.


Слайд 52

Союзная программа «ТРИАДА» Основные цели: Развитие и внедрение наукоемких компьютерных технологий на базе мультипроцессорных вычислительных систем в основных отраслях промышленности и социально-экономической сфере, а также развитие мультипроцессорных вычислительных систем.


Слайд 53

«ТРИАДА». Основные направления ПА: Исследование и адаптация передовых наукоемких компьютерных технологий в интересах ускоренной интеграции государств-участников в мировой процесс инновационного развития высокотехнологичной информационной индустрии ПР: Разработки новых наукоемких компьютерных технологий на базе производимых в государствах-участниках высокопроизводительных мультипроцессорных вычислительных систем с целью их широкого внедрения в промышленности и социально-экономической сфере СА: Развитие системного программного обеспечения и аппаратных средств в соответствии с требованиями, предъявляемыми наукоемкими компьютерными технологиями


Слайд 54

Структура Программы «ТРИАДА» Направления «ТРИАДА» ПА: адаптация зарубежных технологий на ВМВС Проекты (ПА1—ПА3) ? задания ... ПР: разработка новых технологий на ВМВС Проекты (ПР1—ПР6) ? задания ... СА: развитие системных и аппаратных средств Проекты (СА1—СА5) ? задания ... 2005—20006: начато выполнение 26 заданий —НИОКР по развитию и внедрению наукоемких компьютерных технологий на базе ВМВС для применения в различных отраслях промышленности, социально-экономической сфере, в военной области


Слайд 55

Избранные примеры заданий Инженерный анализ несущих конструкций, рабочих органов, узлов и агрегатов сельскохозяйственных и дорожных машин, многоосных большегрузных автомобилей, конструкций аудио и видеотехники. Потребители: ГСКБ по зерно- и кормоуборочной технике, Амкодор, МЗКТ, Горизонт Моделирование процессов литья, пластического формообразования, фотолитографии, взаимодействия градиентных лазерных полей с микрообъектами, а также геомеханических, геодинамических и гидромеханических процессов, обусловленных воздействием крупномасштабных подземных техногенных нагрузок. Потребители: Беларуськалий, КБТЭМ-ОМО, МЗОО, БелМАПО Поддержка принятия решений при проектировании технологических процессов и специального металлорежущего оборудования для поточного производства; обеспечения живучести арсеналов, баз и складов при хранении опасных грузов; проектировании объектов микроэлектроники. Потребители: МЗАЛ, БЗАЛ, НИИ ВС РБ, Белмикросистемы


Слайд 56

Избранные примеры заданий Автоматизация управления городским дорожным движением в реальном масштабе времени; слежение в реальном масштабе времени за движущимися объектами с высокой динамикой изменений. Потребители: ГАИ УВД Могилевского Облисполкома, ГКПВ РБ Построения специализированных информационно-аналитических медицинских систем и распределенных телемедицинских систем; систем централизованного хранения и высокопроизводительной обработки больших объемов данных и баз знаний. Потребители: Комитет по здравоохранению Мингорисполкома, Фонд социальной защиты населения Разработка семейства типовых высокопроизводительных аппаратно-программных вычислительных комплексов с параллельной архитектурой (персональных кластеров); построение компилятора с динамическим и статическим распараллеливанием программ для многопроцессорных вычислительных кластеров. Потребители: НИИЭВМ, ОИПИ НАН Беларуси


Слайд 57

Основные требования к персональным кластерам Потребительские характеристики персональных кластеров подобны характеристикам СВТ массового пользования (ПЭВМ): доступность по цене дружественный интерфейс, операционная среда ОС Microsoft Windows, развитое программное обеспечение (системное и прикладное) небольшие габариты, возможность расположения непосредственно в рабочей зоне, небольшая потребляемая мощность, включение в «обычную розетку» допустимый для офисных помещений уровень шума круглосуточный режим работы без внешних устройств охлаждения


Слайд 58

Основные технические характеристики персональных кластеров параллельная (кластерная) архитектура реализация вычислительных узлов кластера на 64-разрядных платформах использование перспективных внутренних шин (PCI-Express, HT) программная совместимость с кластерами семейства «СКИФ» работа с OC Linux и OC Microsoft Windows CCS 2003


Слайд 59

использование современных сетевых интерфейсов: GbEthernet, Infiniband, Myrinet и др. использование энергосберегающих технологий, повышения в 1,5 – 2,0 раза(*) плотности вычислительной мощности и уровня энергопотребления на единицу объема уменьшение в 2,0 – 2,5 раза(*) количества внешних связей между вычислительными узлами и сетевыми коммутаторами расширенные сервисные функции (мониторинг внутренней температуры, контроль работы системы вентиляции и др.) повышенная отказоустойчивость использование перспективных конструктивно-технологических решений для снижения уровня шума, охлаждения и размещения оборудования (*) по сравнения с БКВМ кластерных систем семейства «СКИФ» 2000—2004 Основные технические характеристики персональных кластеров


Слайд 60

Суперкомпьютерная программа Союзного государства «СКИФ-ГРИД» (2007—2010)


Слайд 61

Суперкомпьютерная программа «СКИФ-ГРИД» Разработка и использование программно-аппаратных средств ГРИД-технологий и перспективных высокопроизводительных (суперкомпьютерных) вычислительных систем семейства «СКИФ» Та же структура управления (НАН Беларуси, Роснаука, ОИПИ НАН Беларуси, ИПС РАН, соисполнители) Соисполнители набираются по конкурсу 33% — собственные средства


Слайд 62

Поядок формирования Стадия № 1 «А не написать ли нам Программу «СКИФ-ГРИД»?» Согласование с 6 министерствами; письма одобрения от 5 министерств... Три постановления Правительств (трех Советов Министров): Написать Программу «СКИФ-ГРИД»! Стадия № 2 «Программа написана. А не утвердить ли нам ее?» Согласование с 8 министерствами (сейчас 5 из 8) Три постановления Правительств (трех Советов Министров): Утвердить Программу «СКИФ-ГРИД»!


Слайд 63

Коллективный разум Более сотни предложений предприятий и организаций России и Беларуси Цель программы: развитие и поддержка оригинальных отечественных технологий высокопроизводительных вычислений Оригинальные средства для создания сервис- ориентированных ГРИД-систем SKIF@Home Суперкомпьютеры семейства «СКИФ» и их ПО (ряд 3 и ряд 4) Экспериментальная ГРИД-платформа Пилотные проекты


Слайд 64

Основные направления «СКИФ-ГРИД» GRID: развитие, исследование и внедрение средств высокопроизводительных вычислений на основе GRID-технологий поддержка гетерогенных, территориально-распределённых вычислительных комплексов СКИФ Ряд 3 и 4: создание суперкомпьютеров «СКИФ» нового поколения вычислительные узлы и их соединение, управление системой, спецвычислители и гибридные узлы, программное обеспечение Создание средств защиты информации в создаваемых вычислительных комплексах аппаратные и программные средства Пилотные системы: НИР по перспективным областям применения создаваемых вычислительных установок пилотные прикладные системы, решение актуальных задач на суперкомпьютерах, усилия по подготовке и переподготовке кадров в области суперкомпьютерных и GRID-технологий


Слайд 65

ГРИД-технологии: SO GRIDs Цель: предоставление доступа к суперкомпьютерным ресурсам посредством грид-интерфейсов, создание сервис- ориентированной среды для научных вычислений Суперкомпьютеры «СКИФ» как базовая платформа Сервис–ориентированная ГРИД-среда на основе отраслевых стандартов (WS-I, WSRF), а также стандартов для обмена данными, интеграции разнородных источников данных.


Слайд 66

ГРИД-технологии: SO GRIDs Простые, дружественные пользователю, средства программирования приложений, средства создания сервисов, средства оркестрации сервисов, средства (возможно, декларативные) добычи данных Использование виртуальных машин для упрощения конфигурирования, настроек и изоляции приложений друг от друга; динамическое выделение ресурсов, поддержка грид-вычислений


Слайд 67

ГРИД-технологии: SKIF@Home Цель — разгрузить суперкомпьютерные установки от задач, которые могут быть решены при помощи систем типа SETI@Home Создание сети SKIF@Home — проведение высокопроизводительных расчётов с использованием компьютеров добровольцев (организаций и частных лиц) Обмен процессорного времени персональных компьютеров на процессорное время на суперкомпьютере Дружественные пользователю средства поддержки высокопроизводительных вычислений в распределённой вычислительной среде


Слайд 68

Суперкомпьютеры «СКИФ»: HW 2007—2008: акцент на кластерные вычисления Цель: обеспечение платформы для прикладных систем и грид-инфраструктуры Огромный кластер на многоядерных процессорах Накопление отечественных технологий для кластеров (inteconnect, конструктивы и т.п.) 2009—2010: Создание платформы на низкопотребляющих процессорах и/или SoC Цель: обеспечение технологической независимости, задела для дальнейшего развития Накопление технологий, масштабируемых до петафлопного уровня производительности.


Слайд 69

Суперкомпьютеры «СКИФ»: ПО Цель: упрощение создания прикладного ПО, в том числе для нестандартных аппаратных решений Набор базового программного обеспечения (ОС, управление, мониторинг, средства виртуализации) Технологии распараллеливания вычислений — языки, библиотеки Средства повышения масштабируемости прикладных программ


Слайд 70

Суперкомпьютеры «СКИФ»: «СКИФ-Полигон» Разработка, создание, сопровождение полигона для суперкомпьютерных и ГРИД-приложений на базе решений семейства «СКИФ» Цель: создать платформу для пилотных проектов


Слайд 71

Средства защиты информации Обеспечение безопасности установок и «СКИФ-полигона» (РФ) Аппаратные и программные средства защиты информации разных уровней (РБ)


Слайд 72

Пилотные проекты Цель: Проверить и продемонстрировать эффективность средств, создаваемых по другим трем направлениям. Обеспечить для них «обратную связь, замечания от практиков» Высокопроизводительные вычисления в научных приложениях Новые материалы, биоинформатика, геоинформатика Проектирование новых инженерных систем с использованием ГРИД-технологий Пример — моделирование канала «Спутник-станция управления» Моделирование и прогнозирование свойств окружающей среды Пример: выявление новых закономерностей на основе накопленных данных и моделей, без дополнительных измерений (в т.ч. прогнозирование последствий ЧС) Список проектов будет меняться по ходу программы


Слайд 73

Благодарю за внимание! Готов ответить на ваши вопросы... ?????


Слайд 74


Слайд 75


Слайд 76


Слайд 77


Слайд 78


Слайд 79


Слайд 80


Слайд 81


Слайд 82


Слайд 83


×

HTML:





Ссылка: