ASC Red Storm

ASC Red Storm — суперкомпьютер с массово-параллельной архитектурой и разделённой памятью (DM-MIMD), созданный в 2005 году по программе Accelerated Strategic Computing Initiative — программе Правительства США по развитию суперкомпьютерных технологий, призванных следить за состоянием ядерного арсенала США после объявления в октябре 1992 года моратория на проведение ядерных испытаний. Суперкомпьютер был создан компанией Cray и установлен в Сандийской Национальной лаборатории. На основе разработок для ASC Red Storm компания Cray выпустила коммерческую суперкомпьютерную платформу под названием Cray XT3. Списан в 2012 году.

Первый суперкомпьютер Сандийских Национальных лабораторий по программе ASCI — ASCI Red — был настолько успешным, что, когда пришло время подумать о его замене на более новый, было решено заказать новый суперкомпьютер с такой же архитектурой. В июне 2002 года^[1] контракт на постройку нового суперкомпьютера был отдан компании Cray, так как компания Intel, создавшая суперкомпьютер ASCI Red к тому времени уже вышла из этой бизнес-ниши. Перед компанией Cray была поставлена задача построить машину с вычислительной мощностью до 41.5 Терафлопс^[2]. Так же одним из условий было использование коммерчески доступных процессоров.

Компания Cray выбрала для суперкомпьютера процессоры Opteron компании AMD, так как набор инструкций этих процессоров совпадал с набором инструкций x86 процессоров Intel, использовавшихся в ASCI Red, и следовательно не требовалось переписывать программное обеспечение, операционную систему, компиляторы и библиотеки под новый процессор. Помимо этого Opteron имел 64-битное расширение архитектуры x86 и значит позволял приложениям использовать 64-битную адресацию; также особенности конструкции процессора позволяли ему быстро работать с памятью и сильно экономить на потреблении электроэнергии.

Для будущего суперкомпьютера было построено отдельное здание The Super Computer Annex, а для охлаждающего оборудования — пристройку The Computer Utility Building^[3]. Запуск компьютера состоялся в ноябре 2004 года, через 30 месяцев после подписания контракта^[4].

С разрешения Сандийских лабораторий компания Cray конвертировала разработки для Red Storm в коммерческий продукт и представила его в 2004 году под названием Cray XT3, успешно продав потом 15 экземпляров этой платформы различным правительственным ведомствам США, а также другим организациям в Канаде, Великобритании, Швейцарии и Японии^[5]. Платформа Cray XT3 в дальнейшем была развита в нескольких поколениях, последними из которых являются ветки Cray XE6 и Cray XK7.

ASC Red Storm представлял собой суперкомпьютер с массово-параллельной архитектурой и разделенной памятью (DM-MIMD). В первом варианте установки Red Storm состоял из 10 880 процессоров Opteron с тактовой частотой 2 ГГц, из которых только 10 368 были отведены под научные вычисления. В каждой вычислительной стойке помимо отсека питания и охлаждения размещалось 3 отсека с платами, в каждом отсеке — 8 плат, на каждой плате — 4 процессора, в целом по 96 процессоров на каждую вычислительную стойку. Остальные 512 процессоров использовались для обслуживания суперкомпьютера, а также для предоставления пользовательского интерфейса.

Каждый узел суперкомпьютера подсоединен к двум независимым сетям: по одной передаются данные секретных исследований, по другой — несекретные. Каждый узел был оборудован специальным переключателем «Red/Black», переключающим узел между секретным («red») и несекретным («black») сегментом сети. Все узлы суперкомпьюера могут быть переведены из секретного в несекретный сегмент и обратно с соотношением 1/4, 1/2 и 3/4. Такое гибкое переключение было значительным улучшениме по сравнению с суперкомпьютером ASCI Red, который поддерживал Red/Black переключение только в соотношении 1/4 и 3/4^[6].

• процессоры: AMD Opteron
• количество процессоров: 10 368 вычислительных + 512 обслуживающих
• количество узлов: 10 368
• количество стоек: 108 — вычислительных; 16 — сервисных и ввода-вывода; 16 — с переключателями «Red/Black»
• пиковая производительность: 43,5 терафлопс
• производительность на тексте LINPACK: 36,2 терафлопс
• общий объём памяти: 31,2 терабайта
• сетевое соединение: Cray SeaStar, 3-мерная сетка
• операционная система: операционная среда Unicos, состоящая из SuSE Linux Enterprise Server^[7] — на сервисных узлах, и легкого ядра Catamount — на вычислительных. Catamount — дальнейшее развитие легкого ядра Cougar, использовавшегося на суперкомпьютере ASCI Red
• потребляемая мощность: 2 МВт
• примерная стоимость: 90 миллионов долларов США

ASC Red Storm создавался с запасом масштабируемости и обновлялся два раза. Первый раз — в 2006 году процессоры суперкомпьютера были заменены на двух-ядерные AMD Opteron 2,4 ГГц. Был также добавлен ещё один — пятый — ряд стоек и следовательно общее число ядер системы увеличилось до 26 000, общее число стоек до 175 (135 — вычислительных, 20 сервисных и 20 — переключателей «Red/Black»). Как результат пиковая производительность суперкомпьютера возросла до 124,4 терафлопс, а на тесте LINPACK — до 101,4 терафлопс.

Второе обновление системы было произведено в 2008 году, когда компания Cray представила на рынке платформу Cray XT4: в суперкомпьютере были установлены четырёх-ядерные процессоры AMD Opteron, а для каждого ядра память была увеличена до 2 ГБ. В результате теоретическая вычислительная мощность ASC Red Storm возросла до 284 терафлопс^[8].

Место суперкомпьютера ASC Red Storm в списке Top500 после каждого апгрейда:

• ноябрь 2005: 6 место (36,19 TFLOPS)^[9]
• ноябрь 2006: 2 место (101,4 TFLOPS)^[10]
• ноябрь 2008: 10 место (204,2 TFLOPS)^[11]

ASC Red Storm был списан в 2012 году.^[12]

• Delivering Insight: The History of the Accelerated Strategic Computing Initiative (англ.). — 2009. — 227 p. — Подробная история программы ASCI за 10 лет её существования

• под ред. David Padua. Encyclopedia of Parallel Computing (англ.). — Springer, 2012. — 2366 p. — ISBN 0387098445.

• Карточка ASC Red Storm на сайте TOP500  (англ.)
• Страница ASC Red Storm на сайте Сандийских национальных лабораторий  (англ.)