Список 500 лучших суперкомпьютеров на планете (Top 500) обновляется два раза в год. Многие из этих машин поражают воображение не только своей вычислительной мощностью, но и конструкцией / внешним видом. Ниже представлены фото и описания 10 лучших машин из рейтинга Top 500 за ноябрь 2013 года, который был опубликован в ходе выставки-конференции SC13 в Денвере (США).

Tinahe-2 (Национальный суперкомпьютерный центр в Гуанчжоу)

Так выглядит самый мощный суперкомпьютер в мире Tinahe-2 (Млечный путь 2) из Китая. (Фото: Intel)

Этот мощный китайский суперкомпьютер уже второй раз подряд попал на вершину рейтинга Top500. Вычислительная система Tianhe-2 с производительностью в 33.86 петафлопса / сек (квадриллионов вычислений в секунду) по итогам теста Linpack значительно превосходит занявший второе место суперкомпьютер Titan. Фирменная технология межсоединений и высокопроизводительная система хранения данных емкостью в 12.4 петабайт дополняются 32 тыс. процессоров Intel Xeon (Ivy Bridge) и 48 тыс. сопроцессоров Intel Xeon Phi, что доводит общее количество физических вычислительных ядер до 3.12 млн. Энергопотребление суперкомпьютерной системы Tianhe-2 при пиковой нагрузке будет составлять 17 мегаватт.

Titan (Национальная лаборатория Оук-Ридж)

Суперкомпьютер Titan в национальной лаборатории Оук-Ридж снова оказался на второй позиции в рейтинге Top500. (Фото: Oak Ridge National Laboratory)

Экс-чемпион снова занял второе место. Попавший в лидеры Top500 в ноябре 2012 года суперкомпьютер Titan (систем Cray XK7, установленная в Национальной лаборатории Оук-Ридж, штат Теннесси (США)) не может тягаться с китайским монстром, так как производительность американской машины по тесту Linpack составляет “всего лишь” 17.59 петафлопса / сек.

Titan имеет 560 640 физических ядер, 261 632 из которых приходятся на долю графических ускорителей NVIDIA K20x. 200-стоечный суперкомпьютер Cray ранее присутствовал Топ 500 под именем Jaguar, но система была модернизирована: инженеры установили более производительное аппаратное обеспечение и сетевые системы. Суперкомпьютер Titan значительно ускорился за счет перехода на гибридную вычислительную архитектуру: его разработчики объединили традиционные центральные процессоры (CPU) от AMD с высокопроизводительными графическими процессорами (GPU) от NVIDIA, чтобы создать более быструю и энергоэффективную машину.

Каждая из 200 серверных стоек потребляет до 54 киловатт электроэнергии, что говорит о высокоплотном размещении оборудования. Titan является одной из самых энергоэффективных систем в списке, потребляя в общей сложности 8.21 МВт и обладая относительной производительностью в 2143 мегафлопс / ватт. Температурный режим машины оптимизируется с помощью передовой системы охлаждения, разработанной Cray. Система охлаждения ECOPhlex (сокращение от PHase-change Liquid Exchange) использует два контура, один из которых заполнен специальным промышленным хладагентом (R-134a), а другой – охлажденной водой.

Sequoia (Ливерморская национальная лаборатория)

Sequoia – третий по уровню производительности суперкомпьютер в мире. (Фото: IBM)

Машина Sequoia возглавляла рейтинг Top 500 в июне 2012 года, но на этот раз ей досталось лишь третье место. Суперкомпьютер на базе архитектуры Blue Gene / Q создавался с использованием многоядерных 64-разрядных систем-на-чипе, созданных по технологии IBM Power. Он находится в одном из машзалов Ливерморской национальной лаборатории, штат Калифорния (США). Sequoia состоит из 96 стоек, внутри которых разместились 98 304 вычислительных узлов, 1.6 млн. физических ядер и 1.6 петабайта оперативной памяти. Производительность машины равна 17.17 петафлопса / сек в тесте Linpack. Sequoia также является одной из наиболее энергоэффективных вычислительных систем в списке, потребляя в общей сложности 7.84 МВт и обладая относительной производительностью в 2031.6 мегафлопса / ватт. Американские ученые используют машину среди прочего для моделирования атомных взрывов, что позволяет устранить необходимость проведения подземных испытаний подобного оружия.

Суперкомпьютер “K” Computer (RIKEN)

Суперкомпьютер “K” Computer в Институте вычислительных систем RIKEN. (Фото: AICS)

Суперкомпьютер “К” Computer (в прошлом двукратный “чемпион” Top500), в очередной раз занял четвертую строчку рейтинга. Машина установлена в Институте вычислительных систем RIKEN в Кобе (Япония). Достичь впечатляющих 10.51 петафлопса / сек в тесте Linpack ей помогли 705 024 физических процессорных ядер SPARC64. Японский суперкомпьютер является результатом совместного проекта Fujitsu и RIKEN. Эта машина первой в истории преодолела знаковый рубеж производительности в 10 петафлопс / сек (или 10 квадриллионов операций в секунду). Она лидировала в Top500 в июне и ноябре 2011 года. В настоящее время электроэнергия для запитки машины вырабатывается с помощью когенерационной газотурбинной установки мощностью в 6 мегаватт.

Mira (Аргоннская национальная лаборатория)

Так выглядят монтажные стойки с вычислительными узлами суперкомпьютера Mira в Аргоннской национальной лаборатории. (Фото: IBM / ANL)

В основе суперкомпьютера Mira, размещенного в Аргоннской национальной лаборатории (ANL), штат Иллинойс (США), лежат чипы с архитектурой Blue Gene / Q. Машина состоит из 48 стоек и 786 432 процессоров. Она весит 104 тонн и выдает 8.59 петафлоп / сек в тесте Linpack. Вычислительные мощности Mira помогают ученым при моделировании землетрясений и климатических процессов, а также ускоряют решение задач из области материаловедения. Примечательно, что любые исследователи со всего мира могут получить доступ к этой машине для запуска программ в рамках своих экспериментов.

Piz Daint (Швейцарский национальный суперкомпьютерный центр)

Энергоэффективный суперкомпьютер Piz Daint в Швейцарском национальном суперкомпьютерном центре. (Photo: Cray)

Это единственный новичок в топ-10 в этом году. Суперкомпьютер Piz Daint получил свое имя в честь горы в Швейцарских Альпах. Он установлен в Швейцарском национальном суперкомпьютерном центре (CSCS). Машина является модифицированной версией Cray XC30, которая может похвастаться 4512 процессорами (36 096 физических вычислительных ядер). Ее производительность по тесту Linpack равна 6.27 петафлопса / сек. Система находится в эксплуатации с апреля 2013 года. В настоящее время ее мощность увеличивается за счет добавления графических процессоров (GPU) NVIDIA Tesla. Инженеры CSCS отмечают, что такой подход позволит сделать машину в три раза быстрее и в семь раз энергоэффективнее по сравнению с большинством современных систем.

Stampede (Техасский центр перспективных вычислительных методов)

Вычислительные узлы суперкомпьютера Stampede находится внутри 200 монтажных стоек, которые размещены в машзалах нового дата-центра в Техасском центре перспективных вычислительных методов. (Фото: TACC)

Седьмую строчку в топ-10 занимает машина под названием Stampede, которая находится в Техасском центре перспективных вычислительных методов (TACC), штат Техас (США). Компоненты недавно модернизированной системы Stampede размещены внутри 200 монтажных стоек. Ее производительность по тексту Linpack составляет 5.17 петафлопса / сек. В основе суперкомпьютера лежат двухпроцессорные серверы Dell PowerEdge C8220 с процессорами Xeon E5 и сопроцессорами Xeon Phi от Intel. Это одна из крупнейших вычислительных систем в мире для открытых научных исследований. Каждый x86-сервер Dell PowerEdge C8220 Zeus комплектуется 32 ГБ оперативной памяти. Внутри каждого сокета находится 8-ядерный процессор с частотой в 2.7 ГГц. Американский суперкомпьютер имеет 6400 вычислительных узлов и 102 400 физических ядер.

JuQueen (Исследовательский центр Юлих)

Обладатель восьмого места в Top500 – суперкомпьютер JuQueen. (Фото: IBM)

На восьмой позиции Top500 находится немецкая машина JuQueen, размещенная в Исследовательском центре Юлих (FZJ), чья система JuGENE ранее также находилась в топ-10. Машина основывается на архитектуре Blue Gene / Q, которая во многом схожа с Blue Gene / P, но может похвастать повышенной производительностью. Кроме того, JuQueen комплектуется уникальной системой жидкостного охлаждения, хладагентом в которой выступает вода.

Vulcan (Ливерморская национальная лаборатория)

На фото рядом с суперкомпьютером Vulcan стоят директор Инновационного центра высокопроизводительных вычислений (HPCIC) Фред Стрейц и заместитель директора HPCIC Дуг Ист. (Photo: Ливерморская национальная лаборатория)

Обладатель девятого места в Top500 может похвастать вычислительной мощностью в 4.3 петафлопса / сек. Машина под названием Vulcan размещена в Инновационном центре высокопроизводительных вычислений при Ливерморской национальной лаборатории в штате Калифорния (США). Она состоит из 24 монтажных стоек, внутри которых разместились 24 576 вычислительных узлов и 393 216 физических вычислительных ядер. Изначально Vulcan работал в тандеме с более мощной системой Sequoia. Однако сейчас данный суперкомпьютер работает автономно и используется для нужд американского правительства, промышленных компаний и исследовательских организаций.

SuperMUC (Вычислительный центр имени Лейбница)

Суперкомпьютер SuperMUC с жидкостным охлаждением. (Фото: IBM)

Система SuperMUC, расположенная на территории Вычислительного центра имени Лейбница (LRZ), замыкает топ-10 ноябрьского рейтинга. Она была создана с использованием серверов IBM System x iDataPlex Direct Water Cooled dx360 M4 и может похвастать более чем 150 000 физических ядер, необходимых чтобы обеспечить пиковую производительность в 3 петафлопса / сек, что эквивалентно вычислительной мощности 110 000 персональных компьютеров. Система SuperMUC является одним из самых быстрых суперкомпьютеров в Европе. Она используется для решения самых разнообразных задач: от моделирования кровотока через искусственный сердечный клапан до разработки более тихих самолетов и моделирования землетрясений.