Суперкомпьютеры 2022: преодоление эксафлопсного рубежа

«Самым ярким событием для суперкомпьютерной отрасли мира в 2022 году стало фактическое, задокументированное преодоление эксафлопсного рубежа» – так считает доктор физико-математических наук, член-корреспондент РАН, Сергей Михайлович Абрамов, главный научный сотрудник Института программных систем имени А.К. Айламазяна РАН, где с 29 ноября по 2 декабря 2022 года прошёл Одиннадцатый Национальный Суперкомпьютерный Форум.

Как рассказал Сергей Абрамов, система Frontier развёрнута в городе Ок-Ридж, в Национальной лаборатории (Oak Ridge National Laboratory, ORNL), входящей в структуру Министерства энергетики США. Машина вошла в строй к июньскому выпуску рейтинга Top500. Её Linpack-производительность 1102 Pflops (1 петафлопс = 10¹⁵ флопс), потребляет она 21,1 МВт энергии.

Установка создана широкой кооперацией ведущих лидерских компаний отрасли. Она основана на процессорах и ускорителях компании AMD, всю схемотехнику решала компания Hewlett Packard Enterprise (HPE).

Каждый узел системы содержит один центральный процессор AMD и четыре графических ускорителя AMD. Всего в системе работает 9 248 центральных процессоров AMD Optimized 3rd Generation EPYC 64C 2GHz (AMD Zen-3 Milan), каждый из которых содержит 64 ядра и 36 992 графических ускорителя AMD Instinct MI250X,в  каждом из них 220 ядeр. Всего в системе Frontier 8 730 112 ядер. Систему объединяет собственный интерконнект Slingshot-11, который ранее был разработан компанией Cray.

Отметим, что в СК Frontier реализовано охлаждение горячей водой по ставшей уже традиционной схеме, которую Институт программных систем РАН использовал в 2009 году в установке «СКИФ-Аврора ЮУрГУ.

Как отметил С.М. Абрамов, с вводом в строй системы Frontier в мире суперкомпьютеров произошло огромное расслоение. «Достаточно сказать, что половина списка Top500 по своей мощности уступает системе Frontier в 414 раз или больше. То есть составляет всего 0,24% или меньше от её производительности. Можно отметить такой факт: когда в июне 2022 года Frontier попал в список Top500 (номер 1 и в июньском, и в ноябрьском выпуске рейтинга), то на долю всего лишь одной этой системы приходилось 25% суммарной производительности всех пятисот машин», – сказал он.
Сергей Михайлович Абрамов считает, что появление СК с эксафлопсной производительностью – общемировое достижение, поскольку удалось нащупать решение кризиса, который был отмечен в 2016–2017 годах, когда прогнозировали  увеличение производительности высших систем в 1000 раз через 23–24 года. Сегодня же такой рост для высших систем ожидается  через 17–18 лет. А вот в младших системах в списке Top500 это улучшение еще не чувствуется – рост их производительности в 1000 раз будет происходить за 22–24 года.

Что касается России, то в 2022 году в нашей суперкомпьютерной области ничего не происходило, поэтому резкий рывок в преодолении эксафлопсного рубежа в мире привёл к тому, что на год наша страна увеличила задержку развития вычислительной мощности по отношению к ведущим странам (США, Евросоюз, Китай и Япония). Сегодня отставание по этому показателю от США составляет 10,5 лет. Самая лучшая ситуация с вычислительной мощностью у нас была в 2012 году, когда технологическое отставание от Top1 было всего 2,5 года.

Год назад Россия упрочила свою позицию в мировом пироге производительности суперкомпьютеров благодаря усилиям компаний Яндекс, Сбер и МТС, купившим в 2021 году шесть достаточно мощных суперкомпьютерных установок для своих корпоративных нужд. Соответственно, в прошлом году на долю России приходилось 2,43% от суммарной производительности всех суперкомпьютеров мира. Сейчас этот показатель составляет 1,52%.

Сергей Абрамов отметил, что о производительности суперкомпьютеров Китая сегодня нет данных. «Стало очевидно, что Китай принял жёсткую позицию по сокрытию информации о своих лидерских установках. По косвенным признакам у Китая уже имеется эксафлопсная машина, и даже две, причём они были введены в эксплуатацию раньше системы Frontier. Сокрытие имеет место для всех лидерских разработок , соответственно, их уже нельзя увидеть в списке Top500. Произошло это по той причине, что США стали применять к ведущим суперкомпьютерным компаниям и центрам Китая санкционные меры в тех случаях, когда там обнаруживались лидерские разработки. На сегодняшний день список таких подсанкционных организаций включает 11 китайских компаний и суперкомпьютерных центров. Проекты среднего и младшего уровня в списке Top500 видны, и, наблюдая за ними, можно сказать, что на сегодняшний день, как поставщик суперкомпьютерных решений, Китай по количеству сделок является мировым лидером», – сказал член-корреспондент РАН.