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ARGONNE, Illinois (10 de abril de 2009) - A maioria dos programas de investigação científica que são executados em computadores de alto desempenho como o IBM Blue Gene / P Intrepid na liderança de Argonne Computing Facility (ALCF) geram enormes quantidades de dados que representam os resultados de suas cálculos. Mas os cientistas também podem usar o ALCF para visualizar, explorar e comunicar as suas conclusões simulações altamente precisos e muitas vezes belas imagens.
| Argonne opera o ALCF pelo DOE Escritório de Ciênciacomo parte da Liderança DOE maior Computing Facility estratégia. DOE é líder mundial no fornecimento da capacidade civil supercomputadores mais para a ciência. |
A capacidade do ALCF para visualizar uma enorme quantidade de dados é possível graças a uma das maiores gráficas do mundo, unidades de processamento gráfico (GPU). Apelidado de Eureka, a instalação de GPUs NVIDIA Quadro Plex S4 externa permite aos pesquisadores entender melhor os dados que produzem com Intrepid no ALCF. A instalação poderoso fornece mais de 111 teraflops e mais de 3,2 terabytes de RAM.
"Eureka fornece uma ligação vital entre a simulação e análise, permitindo aos cientistas sondar e interrogar os seus dados de maneira interativa", disse o cientista computacional Argonne Paul Fischer. Desde Eureka e Intrepid compartilhar o disco, não há necessidade de mover dados entre as máquinas. "Eureka reduz drasticamente a quantidade de tempo necessária para criar esses visuais extremamente complexas, enquanto aumentando consideravelmente a sua qualidade."
O Intrepid ALCF oferece recursos para o Departamento dos EUA (DOE) inovadoras e Energia Novel Computational Impact em Teoria e Experiment (INCITE), programa que apoia projetos de computação intensiva da indústria, pesquisadores e organizações de pesquisa.
A utilização de software desenvolvido tanto em Argonne e externamente, os cientistas da computação de dados visualizados com o programa Eureka para projetos DOE INCITE focando transporte de calor turbulento em sódio refrigerado núcleos de reatores nucleares, distúrbios do ritmo cardíaco e as supernovas Tipo Ia, que estão entre os mais brilhantes e mais poderosa explosão estrelas no universo.
"Eureka oferece um salto quântico na densidade de computação visual, permitindo que os níveis de avanço da produtividade e da capacidade de visualização e análise de dados", disse Craig Dunwoody, CEO da GraphStream, Inc. em Belmont, na Califórnia, o fornecedor de sistemas de computação escalável que desde Eureka . Eureka incorpora quatro placas gráficas high-end e os coloca em uma configuração conhecida como "caixa de pizza." Porque os cartões são acondicionados de forma mais próxima, essa configuração ajuda a reduzir o poder e as questões complicadas de resfriamento associado com as placas gráficas. Eureka precisa de apenas quatro racks para manter o mesmo número de cartas que as configurações anteriores exigiam mais de 10 prateleiras para acomodar.
O coração do sistema Eureka de gestão de dados contém um complexo de nove switch que suporta até 2.048 ligações, sendo que cada intercâmbio de dados simultaneamente em cerca de 1 bilhão de bytes por segundo. O sistema de armazenamento consiste em um banco de mais de 10.000 unidades de disco que irá enviar e receber dados a partir do Blue Gene / P, mais de 100.000 processadores. Ao todo, este sistema pode oferecer quase 80 bilhões de bytes por segundo e para o equivalente disco de transferir o conteúdo de 100 CDs completos a cada segundo.
Argonne opera o ALCF pelo DOE Escritório de Ciência como parte da Liderança DOE maior Computing Facility estratégia. DOE é líder mundial no fornecimento da capacidade civil supercomputadores mais para a ciência. Argonne National Laboratory busca soluções para problemas nacionais na ciência e na tecnologia. Primeiro laboratório nacional nação, Argonne conduz a ponta e investigação científica básica aplicada em praticamente todas as disciplinas científicas. Os investigadores de Argonne trabalham pròxima com os investigadores das centenas de companhias, universidades e federais, estaduais e agências municipais para ajudá-los a resolver seus problemas específicos, a avançar da América liderança científica e preparar a nação para um futuro melhor. Com os empregados de mais de 60 nações, Argonne é controlado por UChicago Argonne, LLC para o Departamento de Energia dos EUA's Office of Science.
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Blue Gene
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O Blue Gene / P no Laboratório Nacional Argonne [editar]Blue Gene / L
O Blue Gene / L de gabinete O primeiro computador da série Blue Gene, o Blue Gene / L, desenvolvido em parceria comLawrence Livermore National Laboratory (LLNL), inicialmente teve um desempenho máximo teórico de 360 TFLOPS, e teve mais de 280 TFLOPS sustentada no benchmark Linpack. Depois de uma atualização em 2007, o desempenho aumentou para 478 TFLOPS sustentada e 596 TFLOPS de pico. O termo Blue Gene / L , por vezes, refere-se ao computador instalado no LLNL, e às vezes refere-se à arquitetura do computador. Em novembro de 2006, existem 27 computadores no Top500lista usando o Blue Gene / L arquitetura. Todos estes computadores estão listados como tendo uma arquitetura de eServer Blue Gene Solution. Em dezembro de 1999, a IBM anunciou um milhão de pesquisa iniciativa de $ 100 para um esforço de cinco anos para construir uma maciça computador paralelo, a ser aplicada ao estudo de fenômenos biomoleculares como enovelamento de proteínas. O projeto tem dois objetivos principais: fazer avançar a nossa compreensão dos mecanismos por trás enovelamento de proteínas através de simulação em grande escala, e para explorar novas idéias em arquitetura massivamente paralela da máquina e software. Este projecto deverá permitir simulações biomolecular que são ordens de magnitude maior do que a tecnologia atual permite. As principais áreas de investigação incluem: como usar essa plataforma inovadora para atender com eficácia os seus objectivos científicos, como fazer com que tais máquinas maciçamente paralelas mais útil, e como atingir as metas de desempenho a um custo razoável, através da máquina de novas arquitecturas. O projeto é construído em grande parte ao redor do anterior QCDSP e QCDOCsupercomputadores. Em 29 de setembro de 2004, a IBM anunciou que o Blue Gene / protótipo L na IBM de Rochester (Minnesota), já tinham ultrapassado NECEarth Simulator como o computador mais rápido do mundo, com uma velocidade de 36,01 TFLOPS no benchmark Linpack, batendo Simulator 35,86 Terra TFLOPS . Isto foi conseguido com uma 8 -gabinete do sistema, com cada gabinete, segurando 1.024 nós de computação. Ao dobrar essa configuração para 16 armários, a máquina atingiu uma velocidade de 70,72 TFLOPS até novembro de 2004, tendo o primeiro lugar no Top500 lista. Em 24 de março de 2005, o Departamento de Energia dos EUA anunciou que o Blue Gene / L de instalação no LLNL quebrou seu recorde de velocidade, atingindo 135,5 TFLOPS. Essa façanha foi possível devido à duplicação do número de gabinetes para 32.
Na lista Top500,[2] Blue Gene L / Instalações em vários locais em todo o mundo levou três das 10 primeiras posições, e 13 dos 64 superiores. Três prateleiras de L / Blue Gene estão alojados no San Diego Supercomputer Center e estão disponíveis para a pesquisa acadêmica. New York Azul / L, classificou 17 na lista Top500 de Junho de 2008,[3] também fornece alocações de tempo, quando solicitado. Em 27 de outubro de 2005, LLNL ea IBM anunciaram que o Blue Gene / L mais uma vez quebrado o seu recorde de velocidade, chegando a 280,6 em TFLOPS Linpack, ao atingir a sua configuração final de 65.536 "nós de computação" (ie, 216 nós) e um adicional de 1024 "I / O nós" em 64 gabinetes de ar refrigerado. O LLNL Blue Gene / L usa Lustre para acessar arquivos múltiplos no-1PB intervalo 600TB.[4] Blue Gene / L é também o primeiro supercomputador para rodar mais de 100 TFLOPS sustentada em um aplicativo do mundo real, ou seja, uma imagem tridimensional código de dinâmica molecular (ddcMD), simulando a solidificação (nucleação e crescimento de processos) de metal fundido sob alta pressão e temperatura condições. Essa conquista ganhou em 2005 o Prêmio Gordon Bell. Em 22 de junho de 2006, NNSA ea IBM anunciaram que o Blue Gene / L alcançou 207,3 TFLOPS sobre um pedido de química quântica (Qbox).[5] Em 14 de novembro de 2006, na Supercomputing 2006,[6] Blue Gene / L foi premiado o premiado em todas as classes Desafio de HPC de prêmios.[7] Uma equipe do IBM Almaden Research Center e da Universidade de Nevada em 27 de abril de 2007 funcionou uma rede neural artificial quase metade tão complexo como o cérebro de um rato para o equivalente de um segundo (a rede foi executado em 1 / 10 da velocidade normal de 10 segundos).[8] Em novembro de 2007, o LLNL Blue Gene / L permaneceu no posto de número um como o supercomputador mais rápido do mundo. Ela havia sido atualizado desde a medição anterior, e foi então quase três vezes mais rápido que o segundo mais rápido, um Blue Gene / P.
Em 18 de junho de 2008, a lista Top500 novo marcou a primeira vez que um sistema Blue Gene não era o líder do Top500, uma vez que havia assumido essa posição, sendo encimado por IBM Cell-based Roadrunner sistema que era o único sistema para superar o petaflops marca. Top500 anunciou que o Cray XT5 Jaguar alojados em OCLF é atualmente o mais rápido supercomputador do mundo para a ciência aberta. [editar]Principais características
O Blue Gene / L é único nos seguintes aspectos:
- Negociação da velocidade dos processadores de baixo consumo de energia.
- Os processadores dual por nó com dois modos de funcionamento: co-processador (um processo de usuário / node: computação e de comunicação é compartilhado por dois processadores) e nó virtual (2 processos do usuário / node)
- O projeto do sistema-em-um-chip
- Um grande número de nós (expansível em incrementos de 1024 até pelo menos 65.536)
- Tridimensional toro interconexão com as redes de auxiliares para as comunicações globais, I / O, e de gestão
- Leve OS por nó para a sobrecarga do sistema mínimos (ruído computacional)[9]
[editar]Arquitetura
Um Blue Gene / L bordo nó 
Uma visão esquemática de um Blue Gene / L Cada Compute ou I / O é um nó simples ASIC com associados DRAM chips de memória. O ASIC integra dois 700 MHz PowerPC 440 processadores embutidos, cada um com um pipeline duplo de precisão dupla Floating Point Unit (FPU), um cache de sub-sistema com controlador interno da DRAM ea lógica de comunicação para suportar múltiplos sub-sistemas. A dupla FPUs dar a cada um Blue Gene / L nó um desempenho máximo teórico de 5.6 GFLOPS (gigaflops). Nó CPUs não são cache coerente com o outro. nós de computação são embalados dois por cartão de computação, com 16 cartões de computar mais até 2 I / O por nós bordo nó. Há 32 placas nó por gabinete / rack.[10] Através da integração de todos os sub-sistemas essenciais em um único chip, cada Compute ou I / O nó dissipa de baixa potência (cerca de 17 watts, incluindo DRAM). Isso permite que muito agressivo embalagem de até 1024 nós de computação, mais adicionais de I / O em nós o padrão de 19 "armário, dentro de limites razoáveis de fornecimento de energia elétrica e refrigeração a ar. As métricas de desempenho em termos de FLOPS por watt, FLOPS por m2 de floorspace e FLOPS por unidade de custo permitem escalar até alto desempenho muito. Cada Blue Gene / L nó está ligado a três redes de comunicações paralelas: um 3D rede toroidalpara a comunicação de ponto a ponto entre os nós de computação, uma rede coletiva de comunicação coletiva, e uma interrupção de rede global para as barreiras rápido. Os I / O nós, que correm o Linux do sistema operacional, permitirá a comunicação com o mundo através de uma Ethernet de rede. Os I / O nós também lidar com as operações do sistema de arquivos em nome dos nós de computação. Finalmente, um separado e privado Ethernet de rede fornece acesso a qualquer nó de configuração, arranque e de diagnósticos. Blue Gene / L nós de computação usar um mínimo de sistema operacional apoiar um programa de usuário único. Apenas um subconjunto de POSIX chamadas são suportados, e apenas um processo pode ser executado em um momento. Os programadores precisam implementar tópicos verde para simular concorrência local. desenvolvimento do aplicativo é executado geralmente em C, C + + ou Fortran usando MPI para a comunicação. No entanto, algumas linguagens de script como Ruby , foram portados para os nós de computação.[11] Para permitir que vários programas sejam executados simultaneamente, um Blue Gene / L pode ser particionado em conjuntos isolados por via electrónica de nós. O número de nós em uma partição deve ser um fator positivo inteiro potência de 2, e deve conter pelo menos 25 = 32 nós. A partição máxima é de todos nós no computador. Para executar um programa no Blue Gene / L, uma partição do computador deve ser previamente reservados. O programa é então executado em todos os nós dentro da partição, e nenhum outro programa pode acessar a partição dentro de nós enquanto ele estiver em uso. Após a conclusão, os nós da partição são liberados para futuros programas de uso. Com tantos nós, falhas de componentes são inevitáveis. O sistema é capaz de isolar eletricamente hardware defeituoso para permitir a máquina para continuar a executar.
[editar]Plano de apoio 9
Uma equipe composta por membros da Bell Labs, IBM Research, Sandia National Laboratory, e Vita Nuova ter concluído um porto de Plan 9 para o Blue Gene / L. Plan 9 núcleos estão sendo executados em ambos os nós de computação e de I / O nós. A Ethernet, rede Coletiva, Barreira de rede e gestão de redes Torus são todos suportados.[12][13] [editar]Cyclops64 (Blue Gene / C)
Ver artigo principal: Cyclops64 Blue Gene / C (agora renomeado para Cyclops64) é uma irmã de projeto para o Blue Gene / L. É um massivamente paralelo, supercomputador em um chip- arquitetura celular. Foi previsto para ser lançado no início de 2007, mas foi adiado. [editar]Blue Gene / P
O Blue Gene / P nó cartão 
Uma visão esquemática de um supercomputador Blue Gene / P Em 26 de junho de 2007, a IBM apresentou o Blue Gene / P, a segunda geração do supercomputador Blue Gene. Projetado para funcionar continuamente a uma PFLOPS (petaFLOPS), ele pode ser configurado para atingir velocidades superiores a 3 PFLOPS. Além disso, é pelo menos sete vezes mais energia eficiente do que qualquer outro supercomputador, realizado usando muitos pequenos chips de baixa potência, conectado através de cinco redes especializadas. Quatro 850 MHz PowerPC 450 estão integrados em cada chip do Blue Gene / P.1-PFLOPS Blue Gene / P A configuração é composta por 294.912 processadores, sistema de rack atrelado a uma alta velocidade de rede ótica 72. Blue Gene / P pode ser escalado para 884.736 processadores, cluster rack-216 para alcançar 3 PFLOPS desempenho. Um padrão do Blue Gene / P configuração terá 4.096 processadores por rack.[14] Em fevereiro de 2009 foi anunciado que JUGENE será atualizado para atingir o desempenho petaflops em Junho de 2009, tornando-o o primeiro petascale supercomputador da Europa. A nova configuração foi iniciado em 06 de abril, o sistema entrará em produção final de Junho de 2009. A nova configuração vai incluir 294 912 núcleos de processador, 144 de memória terabyte, seis petabyte de armazenamento em 72 racks. O novo configuaration vai incorporar um novo sistema de refrigeração de água que irão reduzir os custos do resfriamento substancialmente.[20][21][22] [editar]escala plataforma Web
A IBM Kittyhawk equipe do projeto tem portado o Linux para os nós de computação genérica e demonstrou Web 2.0 na escala de trabalho executadas em um Blue Gene / P. O seu artigo publicado na ACM de funcionamento de sistemas de revisão descreve um driver de kernel que os túneis Ethernet através da rede de árvore, o que resulta em tudo a todos, TCP / IP conectividade.[24] Correndo o software padrão do Linux, como MySQL, os seus resultados de desempenho em SPECjbb rank entre os mais altos da história.[carece de fontes?] [editar]Blue Gene / Q
O supercomputador de desenhos conhecidos último da série Blue Gene, o Blue Gene / Q tem como objetivo chegar aos 20 Petaflops no período de 2011. Ele continuará a expandir e melhorar o Blue Gene / L e P / arquiteturas com maior freqüência em melhorou muitodesempenho por watt. Blue Gene / Q terá um número similar de nós, mas muitos mais núcleos por nó.[25] Exatamente quantos núcleos por chip, o BG / Q vai ter é actualmente pouco claro, mas 8 ou até 16 é possível, com 1 GB de memória por núcleo. O arquétipo Blue Gene / Q chamado Sequoia será instalado no Laboratório Nacional Lawrence Livermore, em 2011, como parte doPrograma de Simulação Avançada e Informática execução de simulações nucleares e pesquisas científicas avançadas. Será composto por 98.304 nós de computação que compreende 1,6 milhões núcleos do processador e 1.6 PB de memória em 96 racks, cobrindo uma área de cerca de 3000 metros quadrados, o desenho 6 megawatts de energia.[26] O Blue Gene / Q chamada Mira será instalado no Laboratório Nacional Argonne, no início de 2012. Será composto por cerca de 50.000 nós de computação (16 núcleos por nó), 70 PB de disco (470 GB / s de largura de banda S /) e vai ser arrefecido a água
