Раз в полгода эксперты в области суперкомпьютерных технологий обновляют рейтинг самых быстрых компьютеров в мире. Новый список Top-500 появился в ноябре. Первое место в нем присуждено суперкомпьютеру Tianhe-2 («Млечный путь 2»). Он разработан в Национальном университете оборонных технологий Китая и работает под управлением Kylin Linux.

ОС и Top-500

Присутствие Linux в верхней строчке престижного рейтинга никого не удивляет. В сегменте суперкомпьютеров Linux чувствует себя сегодня так же уверенно, как Windows на настольных системах или Android на смартфонах. В течение многих последних лет Linux остается доминирующей платформой среди суперкомпьютеров. В ноябрьском рейтинге Top-500 под управлением этой ОС работает 485 систем, или 97%.

Однако так было не всегда. Впервые Linux попал в список самых быстрых суперкомпьютеров Top-500 в июне 1998 г. Прежний фаворит, Unix, представлен только 13 системами, или 2,6%. Поскольку все эти системы оснащены процессорами IBM Power, фактически их ОС является IBM AIX. Самый быстрый суперкомпьютер на базе UNIX — это британская система ECMWF, применяемая для предсказания погоды; она находится на 60-м месте.

В список попали также две Windows-системы. Лучшая из них находится на 294-м месте, она размещена в Суперкомпьютерном центре в Шанхае.

В списке представлен также суперкомпьютер с гибридным управлением — AIX/Unix и Linux. Он установлен в Саудовской Аравии в Университете науки и технологий Короля Абдуллаха.

В рейтинг не попали системы, работающие под управлением Solaris и BSD Unix.

Пути достижения наивысшей производительности

Вне зависимости от того, какая ОС выбрана для конкретной модели, быстродействие суперкомпьютеров продолжает расти. Лидерство остается за машиной Tianhe-2, показавшей производительность в 33,86 Пфлопс по методике Linpack. Однако темпы нарастания пиковой производительности суперкомпьютерных систем постепенно снижаются. Сохранится ли этот тренд в будущем — пока не ясно: представители IBM и Nvidia часто упоминают в последнее время, что они собираются сильно изменить расстановку сил в будущем году.

Постепенно совершенствуется технологии высокопроизводительных вычислений. С целью повышения производительности многие из нынешних лидеров, в числе которых Tianhe-2 и Stampede (1-е и 7-е места в Top-500, соответственно) применяют акселераторы/сопроцессоры.

Если посмотреть в целом нынешний список Top-500, то 75 из представленных там систем применяют сопроцессор/ускоритель; год назад таких систем было немного меньше (62). В качестве ускорителей для 50 систем использованы процессоры Nvidia, в трех установлены чипы ATI Radeon.

В 25 системах из списка Top-500 установлены ускорители Intel Xeon Phi, которые построены на архитектуре многоядерной процессорной обработки Intel MIC. Эта технология Intel является продолжением ее прежних HPC-наработок: Larrabee, Teraflops Research Chip, Intel Single-chip Cloud Computer.

Intel продолжает оставаться главным поставщиком процессоров для суперкомпьютерных систем: 85,8% всех систем в ноябрьском списке Top-500 этого года построены на базе ее процессоров.

Основной фокус нынешней борьбы за более высокую производительность разворачивается между графическими процессорами GPU Nvidia и системами с ускорителями Intel Xeon Phi. Как заявляет Nvidia, если для оценки производительности использовать набор «мини-приложений» (Miniapps), как это делает министерство энергетики США при оценке производительности суперкомпьютерных систем в характерных для HPC сценариях вычислений, то использование GPU обеспечивает в 2,5–5 раз более высокую производительность, чем процессорные системы, построенные на CPU. И хотя добавление ускорителя Xeon Phi позволяет повысить скорость HPC-вычислений, производительность GPU, как считают в Nvidia, в среднем оказывается более чем в два раза выше, чем производительность при использовании Xeon Phi.

Вендоры и суперкомпьютеры

Оценка списка Top-500 по вендорам показывает, что больше всего систем в нынешнем рейтинге были построены компанией HP — 179, или 36%. На втором месте идет IBM, хотя она отстала совсем немного — 153 системы, или 35,2%. Третье место (62 системы, или 12,4%) удерживает Cray.

Что будет дальше? Ряд экспертов прогнозируют взлет в рейтинге суперкомпьютерных систем IBM или HP. И можно быть абсолютно уверенным, что лидером среди ОС останется Linux.