Организация Green500 каждые полгода публикует список самых энергоэффективных суперкомпьютеров в мире, который имеет аналогичное название. Лидером свежего рейтинга стала японская машина Tsubame-KFC, оптимизация температурного режима вычислительных узлов которой осуществляется с использованием системы охлаждения погружением (иммерсионное охлаждение).
Благодаря системе жидкостного охлаждения производства американской компании Green Revolution Cooling, которая предполагает погружение электроники в диэлектрическое минеральное масло для наиболее эффективной передачи тепла, суперкомпьютер Tsubame-KFC по-прежнему остается единственной системой с относительной производительностью свыше 4000 мегафлопса / ватт. Напомним, что данный показатель выступает главным критерием при составлении списка Green500, отражая количество операций с плавающей запятой в секунду, которые суперкомпьютер способен выполнить, израсходовав один ватт электроэнергии.
Примечательно, что Tsubame-KFC примерно на 20 процентов энергоэффективнее, чем суперкомпьютер Wilkes Кембриджского университета, занявший второе место в свежем рейтинге Green500.
Гетерогенные системы набирают обороты
Как и в случае первой десятки из рейтинга Top500 самых мощных суперкомпьютеров мира за июнь 2014 года, 10 лучших машин из свежего рейтинга Green500 практически в полном составе перекочевали из аналогичного списка за прошлый ноябрь. Примечательно также, что оба рейтинга демонстрируют растущую популярность гетерогенных суперкомпьютеров. Верхняя часть списка экологичных суперкомпьютеров Green500 (17 мест из 20) занята именно гетерогенными системами, содержащие традиционные центральные процессоры двух или более типов, графические процессоры и сопроцессоры.
Например, первые 15 систем комплектуются вычислительными узлами на базе связки графического ускорителя NVIDIA Kepler K20 и центрального процессора Intel Xeon.
Суперкомпьютер Tsubame-KFC использует стоечные вычислительные системы SuperServer высотой 1U, каждая из которых имеет по 4 полноценных GPU-ускорителя. При этом повышенная энергетическая эффективность этого HPC-решения достигается путем погружения вычислительных узлов SuperServer в контейнеры с охлаждающей жидкостью, называемые CarnoJet и разработанные специалистами компании Green Revolution Cooling. Непроводящее электроток минеральное масло поглощает тепло из вычислительных узлов и передает эту излишнюю тепловую энергию через теплообменники внешнему контуру, по которому циркулирует теплая вода. С помощью последнего лишнее тепло передается воздуху снаружи ЦОД через градирни.
Битва за эксафлопсный суперкомпьютер
Составители рейтинга Green500 утверждают, что если энергоэффективность Tsubame-KFC может быть линейно экстраполирована до уровня эксафлопсной суперкомпьютерной системы (такое HPC-решение способно выполнять 1 триллион операций с плавающей запятой в секунду), то результирующая система будет потреблять порядка 225 мегаватт электроэнергии, что на самом деле довольно неплохо.
Но это далеко не предел: работа над максимизацией энергоэффективности HPC-решений продолжается. Американский чипмейкер Intel уже практически готов вывести на рынок сой сопроцессор Xeon Phi следующего поколения, получивший название Knights Landing. Релиз запланирован на следующий год. И это не может не вызывать беспокойство компании NVIDIA, активно продвигающей свои профессиональные видеокарты в сегменте HPC-решений. Но и у NVIDIA имеются свои собственные планы по повышению эффективности суперкомпьютерных систем с помощью GPU-ускорителей и 64-разрядных SoC-решений на базе архитектуры ARM.
Создание “зеленого” и мощного суперкомпьютера – трудная задача
Тот факт, что только одна машина из первой десятки рейтинга Top500 самых мощных суперкомпьютеров (швейцарский Piz Daint попал под номером шесть в июньский рейтинг Top500) также оказалась в топ-10 (под номером четыре) списка Green500, весьма наглядно иллюстрирует, насколько сложно построить суперкомпьютер, который является одновременно мощным и энергоэффективным.
Японский Tsubame-KFC занял 437-е в июньском списке Top500, номер один в котором достался китайской машине Milkyway-2, занимающей 49-е место в списке Green500 с относительной производительностью в 1902 мегафлопса / ватт.
