Поскольку спрос на высокопроизводительные вычисления (High Performance Computing; HPC) продолжает расти, растет и спрос на энергоэффективные суперкомпьютеры, которые все чаще комплектуются системами жидкостного охлаждения. Благодаря СЖО относительно высокие капитальные затраты компенсируются гораздо более низкими эксплуатационными расходами, если сравнивать с обычными HPC-решениями. Использование в качестве хладагента теплой воды вместо холодной дает дополнительное преимущество в виде возможности отказаться от чиллеров (компрессорно-конденсаторные блоки с водяным охлаждением), что значительно упрощает разработку и прокладку всех необходимых трубопроводов и позволяет снизить общие расходы на установку решений для высокопроизводительных вычислений.
Возможно, теплая вода и не имеет той же холодопроизводительности, что холодная, но с ее помощью вполне можно оптимизировать температуру даже самых горячих процессоров – при условии, что водоблоки контактируют непосредственно с поверхностью крышек теплосъемников микрочипов. Уже доказано, что теплая вода с температурой в 45 ° C (113 ° F) может эффективно охлаждать современные процессоры. Кроме того, как и в случае СЖО на базе холодной воды, теплая жидкость, покидающая водоблоки внутри серверов, может быть повторно использована для нагрева центров обработки данных и окружающих объектов недвижимости.
Еще одним драйвером развития этой технологии охлаждения является все более широкое распространение высокомощных чипов. Нацеленность конечных потребителей на высокую вычислительную производительность заставляет производителей серверных процессоров непрерывно увеличивать тепловой конверт. Мощность быстрых высокопроизводительных x86-процессоров может легко достигать 130 ватт. Высокоплотные двух- или четырехсокетные системы на базе таких чипов будут нагреваться очень быстро. Дополнительная тепловая нагрузка на серверное оборудование была добавлена с появлением графических ускорителей (GPU) и специализированных сопроцессоров. Хотя сами графические чипы не намного горячее CPU хай-энд класса, но добавление нескольких гигабайт графической видеопамяти в конструкцию этих акселераторов увеличивает их мощность до 200 ватт и даже выше, что негативно отражается на температурном режиме серверов.
В ответ на непрерывно рустующие требования к охлаждению вычислительных узлов инженеры Cray создали собственную версию кластерного суперкомпьютера с системой жидкостного охлаждения на теплой воде – кластера Cray CS300-LC. Система Cray CS300-LC может похвастать двукратным сокращением потребления электроэнергии по сравнению с аналогичными по производительности решениями, а также способна обеспечить коэффициент эффективности использования энергии (Power Usage Effectiveness; PUE) ниже 1.1, что говорит о возможности минимизировать эксплуатационные затраты. Конструкция кластерного суперкомпьютера предполагает использование модульной платформы, причем вычислительное оборудование отлично вписывается в любой стандартный серверный шкаф. В основе Cray CS300-LC лежат двухпроцессорные вычислительные узлы. 60 таких узлов могут быть установлены в стандартный серверный шкаф высотой в 42U. Сопроцессоры Intel Xeon Phi и GPU-ускорители также поддерживаются.
Система Cray CS300-LC создается с использованием стандартной стоечной инфраструктуры, что делает ее действительно уникальной по сравнению с большинством современных HPC-решений, которые комплектуются СЖО с теплой водой. В основе новой суперкомпьютерной системы Cray лежит СЖО RackCDU от компании Asetek, теплообменники которой размещаются внутри стойки, при этом выделяемое микрочипами тепло передается с внутреннего изолированного охлаждающего контура на вторичный контур, расположенный на удалении от машзала. Циркулирующая во внутреннем контуре жидкость непосредственно охлаждает процессоры – первичный источник тепла в суперкомпьютерной системе. Использование герметичных механизмов быстрого соединения самым положительным образом отражается на работоспособности и надежности СЖО. Операторам ЦОД также достается надежная система управления системой охлаждения, наделенная механизмами мониторинга и контроля температуры.
Суперкомпьютерная система Cray CS300-LC интегрирована с управляющим ПО Advanced Cluster Engine (ACE). Это программное обеспечение служит для управления сетевыми возможностями вычислительной системы, входящими в ее состав узлами и кластерами, механизмами хранения данных, а также для создания отчетов об энергопотреблении и температурном режиме суперкомпьютера.
