ИММ УрО РАН Суперкомпьютеры и скоростные сети 26 ноября...
DESCRIPTION
ИММ УрО РАН Суперкомпьютеры и скоростные сети 26 ноября 2010 г. В.П.Матвиенко, В.И.Бердышев. ИММ УрО РАН Суперкомпьютеры 26 ноября 2010 г. В.И.Бердышев. «Страна, желающая победить в конкуренции, должна победить в вычислениях» Винс Смит – Президент Совета США по конкуренции. TOP 500. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: ИММ УрО РАН Суперкомпьютеры и скоростные сети 26 ноября 2010 г](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020801/56813224550346895d9888c5/html5/thumbnails/1.jpg)
ИММ УрО РАНИММ УрО РАН
Суперкомпьютеры и скоростные сетиСуперкомпьютеры и скоростные сети
26 ноября 2010 г.26 ноября 2010 г.
В.П.Матвиенко, В.И.Бердышев
![Page 2: ИММ УрО РАН Суперкомпьютеры и скоростные сети 26 ноября 2010 г](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020801/56813224550346895d9888c5/html5/thumbnails/2.jpg)
ИММ УрО РАНИММ УрО РАН
Суперкомпьютеры Суперкомпьютеры
26 ноября 2010 г.26 ноября 2010 г.
В.И.Бердышев
![Page 3: ИММ УрО РАН Суперкомпьютеры и скоростные сети 26 ноября 2010 г](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020801/56813224550346895d9888c5/html5/thumbnails/3.jpg)
«Страна, желающая победить в конкуренции, должна победить в вычислениях»
Винс Смит – Президент Совета США по конкуренцииTOP 500
В TOP 500 11 российских установок
Tflops – 1012 оп/сек, Pflops – 1015 оп/сек
![Page 4: ИММ УрО РАН Суперкомпьютеры и скоростные сети 26 ноября 2010 г](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020801/56813224550346895d9888c5/html5/thumbnails/4.jpg)
Рост производительности ЭВМ
списка top50
Teanhe-1A
(1-5) - производительность первой пятерки списка top50(1-50) - производительность
всего списка top50
![Page 5: ИММ УрО РАН Суперкомпьютеры и скоростные сети 26 ноября 2010 г](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020801/56813224550346895d9888c5/html5/thumbnails/5.jpg)
Взрывной рост производительности ЭВМ.
Приближаются экзафлопные времена (экзафлоп – 1018 оп/сек).
Intel готовиться к выпуску 50-ти ядерных процессоров.
Создание комбинированных систем:
ядерные процессоры Intel Xeon + графические процессоры NVidia Tesla
Проблема энергосбережения
Энергопотребление Tianhe-1A – 4 Мвт. /час (мощнее, чем СК Уран в 260 раз, энергопотребление больше в 55 раз. Потребление СК Уран 70 квт/ч.)
Пропасть между уровнем аппаратной части и развитием программного обеспечения и методов решения прикладных задач
![Page 6: ИММ УрО РАН Суперкомпьютеры и скоростные сети 26 ноября 2010 г](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020801/56813224550346895d9888c5/html5/thumbnails/6.jpg)
ТОП 50
Gigaflops – 109 операций в секунду
![Page 7: ИММ УрО РАН Суперкомпьютеры и скоростные сети 26 ноября 2010 г](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020801/56813224550346895d9888c5/html5/thumbnails/7.jpg)
Расчет лайнера Boeing 787 – 800 000 Cray-часов ≈ 1.3 года.
Audi закупила 39-ти-Tfl компьютер для моделирования столкновения автомобиля с препятствием.
BMW вместо аэродинамической трубы купила 12-ти-Tfl компьютер.
В Европе лишь 5.4% сложных изделий производятся без имитационного моделирования.
Основные коммерческие программные комплексы ANSYS, NASTRAH, ABAQ45, MARK, Star CD и др. созданы в США. Затраты на создание пакетов исчисляются десятками тысяч человеко-часов.
![Page 8: ИММ УрО РАН Суперкомпьютеры и скоростные сети 26 ноября 2010 г](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020801/56813224550346895d9888c5/html5/thumbnails/8.jpg)
Россия
Отсутствие производственно-технической базы для разработки ключевых компонентов ЭВМ.
Полная зависимость от зарубежных разработчиков программных пакетов, используемых на всех стадиях разработки наукоемкой продукции (Лидер – США)
Отставание по уровню применения мат.моделирования в высокотехнологичных областях промышленности от мирового уровня в 1000 раз.
ОКБ Сухого использует моделирование. Затраты на покупку первого кластера окупились за год. Планируется создание концепции «Виртуальный самолет».
В ИММ совместно с НПО им. Н.А.Семихатова осуществляется имитационное моделирование вывода полезной нагрузки на орбиту посредством ракеты-носителя СОЮЗ-2. Для отыскания оптимальной траектории на супер-ЭВМ моделируется сотни миллионов запусков.
![Page 9: ИММ УрО РАН Суперкомпьютеры и скоростные сети 26 ноября 2010 г](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020801/56813224550346895d9888c5/html5/thumbnails/9.jpg)
Вывод максимальной массы полезной нагрузки на Вывод максимальной массы полезной нагрузки на заданную орбиту ракетой-носителем СОЮЗ-2заданную орбиту ракетой-носителем СОЮЗ-2
На вычислительных мощностях МВС-1000 и «Уран» проведено более 100 миллионов запусков программы, имитирующей вывод полезной нагрузки на орбиту. В результате разработаны алгоритмы построения оптимального управления.
Множество достижимости управляемой системы, соответствующее минимальному времени вывода на орбиту.
![Page 10: ИММ УрО РАН Суперкомпьютеры и скоростные сети 26 ноября 2010 г](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020801/56813224550346895d9888c5/html5/thumbnails/10.jpg)
Проекты комиссии Президента по модернизации и технологическому развитию России «Развитие суперкомпьютеров и грид-технологий».
Развитие суперкомпьютеров и грид-технологий
В соответствии с протоколом заседания Комиссии при Президенте Российской Федерации по модернизации и технологическому развитию экономики России №3 от 31 августа 2009 г. Утвержден перечень проектов по направлению «Развитие суперкомпьютеров и грид-технологий»:
создание базового ряда отечественных супер-ЭВМ с различными эксплуатационными характеристиками;
развитие грид-систем для высокопроизводительных вычислений;
разработка базового программного обеспечения для супер-ЭВМ;
разработка отечественного программного обеспечения для технологий проектирования и имитационного моделирования на супер-ЭВМ;
Стоимость работ по проекту в 2010 г. – 4300 млн. руб.
![Page 11: ИММ УрО РАН Суперкомпьютеры и скоростные сети 26 ноября 2010 г](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020801/56813224550346895d9888c5/html5/thumbnails/11.jpg)
Суперкомпьютерное образование
Проект
«Создание системы подготовки высококвалифицированных кадров в области суперкомпьютерных технологий и специализированного программного обеспечения»
Основным результатом проекта должно стать формирование целостной системы подготовки высококвалифицированных кадров в области суперкомпьютерных технологий (СКТ). Основой этой системы должны стать научно-образовательные центры (НОЦ) СКТ, главной задачей которых будет эффективная организация деятельности вузов по подготовке, переподготовке и повышению квалификации кадров в области СКТ, разработка проектов модернизации (обновления) федеральных государственных образовательных стандартов третьего поколения.
Необходима программа подготовки кадров в УрФУ – УрО РАН
![Page 12: ИММ УрО РАН Суперкомпьютеры и скоростные сети 26 ноября 2010 г](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020801/56813224550346895d9888c5/html5/thumbnails/12.jpg)
Приоритетные проекты УрО РАН
Проект 1.1 ГИГА
Цель: создание современной вычислительно-информационной базы УрО РАН
Giga – 109, Tera – 1012, Peta – 1015, Exa – 1018
Участники ИММ УрО РАН, ИМСС УрО РАН.
Объем финансирования 14000 млн. руб.
сейчас 1-й этап 2-й этап 3-й этап
Производительность Суперкомпьютерного центра УрО РАН
20 Тфлопс
100 Тфлопс
1 Пфлопс
1 Эфлопс
Центр хранения данных с соответствующей инфраструктурой
12 Тбайт 1 Пбайт 10 Пбайт
100 Пбайт
Собственная оптотелекоммуникационная среда передачи данных
330 Мбит/сек
40 Гбит/сек
640 Гбит/сек
1 Тбит/сек
![Page 13: ИММ УрО РАН Суперкомпьютеры и скоростные сети 26 ноября 2010 г](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020801/56813224550346895d9888c5/html5/thumbnails/13.jpg)
Суперкомпьютерный вычислительный центр
УРАН (2009г.)(1536 ядер, 2,0 GByte RAM на ядро +128 ядер, 4,0 GByte RAM на ядро )Производительность 19,5 Tflops
UM64/Opteron (2008г.)(128 ядер, 2,0 GByte RAM на ядро)Производительность 0,7 Tflops
PRIMEPOWER 850 (2004г.) Производительность на тесте TPC-C порядка 180 000 транзакций в сек.
МВС-1000/17ЕК» (2003г.) Производительность – 160 Gflops(используется для учебных целей на кафедре)
![Page 14: ИММ УрО РАН Суперкомпьютеры и скоростные сети 26 ноября 2010 г](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020801/56813224550346895d9888c5/html5/thumbnails/14.jpg)
Суперкомпьютер УРАН
УРАН (2009г.)(1536 ядер по 2,0 GByte RAM на ядро +128 ядер по 4,0 GByte RAM на ядро )Производительность 19,5 TflopsПотребляемая мощность 80 квт
![Page 15: ИММ УрО РАН Суперкомпьютеры и скоростные сети 26 ноября 2010 г](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020801/56813224550346895d9888c5/html5/thumbnails/15.jpg)
Суперкомпьютерный центр «УРАН» ИММ УрО РАН – НОВОЕ КАЧЕСТВО!
ОТКРЫТИЕ СУПЕРКОМПЬЮТЕРОТКРЫТИЕ СУПЕРКОМПЬЮТЕРА А УРАН УРАН (12 марта 2010г.)(12 марта 2010г.)
![Page 16: ИММ УрО РАН Суперкомпьютеры и скоростные сети 26 ноября 2010 г](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020801/56813224550346895d9888c5/html5/thumbnails/16.jpg)
Место ИММ УрО РАН втекущем рейтинге (ТОР 50)
самых мощных вычислительных ресурсов СНГ
12-ая редакция от 30.03.2010 Суперкомпьютер “УРАН” - 10-е место
13-ая редакция от 21.09.2010 Суперкомпьютер “УРАН” - 15-е место
![Page 17: ИММ УрО РАН Суперкомпьютеры и скоростные сети 26 ноября 2010 г](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020801/56813224550346895d9888c5/html5/thumbnails/17.jpg)
Динамика роста производительности вычислительных ресурсов СКЦ
2007г. кластер UM/Opteron,
• 2008г. кластер UM/Xeon,
• 2009г. кластер УРАН (развитие кластера UM/Xeon)
10,0
20,0
2007 2008 2009
0,7
3,0
19,5P, Tflops
Р - пиковая производительность
2010
19,5
![Page 18: ИММ УрО РАН Суперкомпьютеры и скоростные сети 26 ноября 2010 г](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020801/56813224550346895d9888c5/html5/thumbnails/18.jpg)
Прикладное программное обеспечение
1. MATLAB ( состав приведен в таблице)
![Page 19: ИММ УрО РАН Суперкомпьютеры и скоростные сети 26 ноября 2010 г](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020801/56813224550346895d9888c5/html5/thumbnails/19.jpg)
Прикладное программное обеспечение
2. ANSYS
• ACADEMIC RESEARCH СFD 25 лицензийВключает Fluent, CFX, Workbench, Design modeler
ANSYS Academic Research HPC 128 лицензийВключает Mechanical, CFX, Fluent, AUTODYN, Icepack
![Page 20: ИММ УрО РАН Суперкомпьютеры и скоростные сети 26 ноября 2010 г](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020801/56813224550346895d9888c5/html5/thumbnails/20.jpg)
Загрузка вычислителя УРАН
Суперкомпьютерного центра УрО РАН коллективного пользования
ИТФ Задачи молекулярной динамики 23,64%
ИФМ Расчет спектральных характеристик d и f - металлов 18,46%
ИММ Задачи управления движением, математической физики 3,25%
ИМСС Задачи механики сплошных сред 2,81%
ИВМ СО РАН Исследования алгебраических структур (пакетGAP) 2,60%
ИХТТ Электронная структура твердофазных соединений 2,38%
ИПМ Задачи гидромеханики и молекулярной динамики 2,16%
УрФУ Исследование потока в вихревых трубах 0,49%
УдмуртГУ Вычислительная физика материаловедения 0,34%
ИВТЭХ Квантово-механические задачи 0,33%
ИМАШ Задачи упруго-пластинчатой деформации 0,13%
ИГФ Задачи магнитометрии 0,01%
УрГУ Вопросы машинного зрения 0,00%
Общая загрузка 56,58%
![Page 21: ИММ УрО РАН Суперкомпьютеры и скоростные сети 26 ноября 2010 г](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020801/56813224550346895d9888c5/html5/thumbnails/21.jpg)
Проект 1.4 Суперкомпьютерные технологии для оперативного анализа данных дистанционного
зондирования Земли
Исполнитель – Институт математики и механики
Задачи – разработка эффективных автоматических методов анализа данных зондирования,
создание программных средств обработки данных.
Недостающие ресурсы:
o 10 рабочих станций
o Программное обеспечение ENVI
Объём финансирования 50 млн. руб.
![Page 22: ИММ УрО РАН Суперкомпьютеры и скоростные сети 26 ноября 2010 г](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020801/56813224550346895d9888c5/html5/thumbnails/22.jpg)
Автоматический мониторинг структурных изменений Автоматический мониторинг структурных изменений на разновременных космических снимках одного и на разновременных космических снимках одного и
того же участка местноститого же участка местности
Снимок 1
Снимок 2На двух разновременных космоснимках выделено 125 областей с существенными различиями изображений объектового состава
![Page 23: ИММ УрО РАН Суперкомпьютеры и скоростные сети 26 ноября 2010 г](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020801/56813224550346895d9888c5/html5/thumbnails/23.jpg)
Проект 1.5 Суперкомпьютерные технологии моделирования прямых и обратных задач внутренней
динамики земных недрИсполнители: Институт математики и механики
Институт геофизики
Цель проекта: - изучение эволюции Земли и её регионов,
- изучение закономерности размещения полезных ископаемых на основе интерференции теплового, гравитационного, электромагнитного полей, палео – и современной геодинамики
Недостающие ресурсы – 10 рабочих станций
Общий объём финансирования – 80 млн. руб.
![Page 24: ИММ УрО РАН Суперкомпьютеры и скоростные сети 26 ноября 2010 г](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020801/56813224550346895d9888c5/html5/thumbnails/24.jpg)
Click on movie
Разработана и реализована в ряде международных проектов методика создания 4D-моделей деформирования земной коры. Пример вертикальных деформационных движений региона Юго-Восточной Европы
![Page 25: ИММ УрО РАН Суперкомпьютеры и скоростные сети 26 ноября 2010 г](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020801/56813224550346895d9888c5/html5/thumbnails/25.jpg)
На рисунке представляются результаты численного моделирования предыстории погружения плотного осколка континентальной плиты в геологическом районе Вранча юго-восточных Карпат 11, 16 и 22 млн. лет назад
![Page 26: ИММ УрО РАН Суперкомпьютеры и скоростные сети 26 ноября 2010 г](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020801/56813224550346895d9888c5/html5/thumbnails/26.jpg)
Проект 1.6 Межотраслевой научно-исследовательский центр информационных и вычислительных наносистем (НИЦ
«Нанокомпьютер»)
Основными областями применения функционально-ориентированных процессоров (ФОП) являются:
микроминиатюрные системы обработки видеоизображений в реальном времени;
радиолокационные бортовые системы; гидроакустические комплексы глубоководных аппаратов; навигационные системы летательных аппаратов; интеллектуальные сенсоры.Предполагаемые участники проекта: Уральское отделение РАН: Институт
машиноведения (ИМАШ), Институт математики и механики (ИММ); ФГУП «НПО автоматики им. ак. Н.А. Семихатова» (Федеральное агентство «Роскосмос»);
Уральский федеральный университет. Задача Центра: создание СБИС функционально-ориентированных процессоров
(ФОП) для систем реального времени гражданского и специального назначения.
Недостающие ресурсы 10 специализированных компьютерных рабочих станций для проектирования
сверхбольших интегрированных схем; программное обеспечение для всех стадий проектирования (структура,
схемотехника, топология).Необходимые инвестиции 100 млн руб.
![Page 27: ИММ УрО РАН Суперкомпьютеры и скоростные сети 26 ноября 2010 г](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020801/56813224550346895d9888c5/html5/thumbnails/27.jpg)
ЕкатеринбургЕкатеринбург - 2010 - 2010ЕкатеринбургЕкатеринбург - 2010 - 2010
НИЦ "НаноКомпьютер"НИЦ "НаноКомпьютер" SRC "NanoComputer"SRC "NanoComputer"НИЦ "НаноКомпьютер"НИЦ "НаноКомпьютер" SRC "NanoComputer"SRC "NanoComputer" 2727
РОСТ СТЕПЕНИ ИНТЕГРАЦИИ РОСТ СТЕПЕНИ ИНТЕГРАЦИИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ КРИСТАЛЛОВ (СБИС) – ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ КРИСТАЛЛОВ (СБИС) –
ГЛАВНАЯ ТЕНДЕНЦИЯ РАЗВИТИЯ ГЛАВНАЯ ТЕНДЕНЦИЯ РАЗВИТИЯ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ
ЭВМ: ЭВМ: стойкастойка
ЭВМ: печатная ЭВМ: печатная платаплата
ЭВМ: ЭВМ: чипчип
19719700
19919900 201201
00
1 ИС: 1 тыс. 1 ИС: 1 тыс. транзисторотранзисторо
вв
1 БИС: 10 1 БИС: 10 млн. млн.
транзисторовтранзисторов
1 СБИС: 5 млрд. 1 СБИС: 5 млрд. транзисторовтранзисторов
СБИС – сверхбольшая интегральная СБИС – сверхбольшая интегральная схемасхема
![Page 28: ИММ УрО РАН Суперкомпьютеры и скоростные сети 26 ноября 2010 г](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020801/56813224550346895d9888c5/html5/thumbnails/28.jpg)
Проект 1.7 Междисциплинарный научно-образовательный центр «Виртуальный человек. Биомедицинское моделирование и
инженерия»Проект УрО РАН предполагает создание Междисциплинарного научно-образовательного центра.Предполагаемые участники: Уральское отделение РАН, подразделения Уральского федерального университета и Уральской государственной медицинской академии, Пермский научный центр УрО РАН и Пермской медицинской академии, клинические учреждения Министерства здравоохранения Свердловской области и Пермского края, а также предприятия, выпускающие биомедицинское оборудование и реализующие биомедицинские технологии. Задачи центра: создание математических моделей, учитывающих различные уровни организации процессов в биологических системах — от молекулярно-клеточного до тканевого и органного; разработка специальной методологии для обработки биомедицинских 3D изображений, построения анатомически детализированных моделей органов и эффективных методов их компьютерной реализации
Недостающие ресурсы: оснащение современным оборудованием.Необходимые инвестиции – 70 млн руб.
![Page 29: ИММ УрО РАН Суперкомпьютеры и скоростные сети 26 ноября 2010 г](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020801/56813224550346895d9888c5/html5/thumbnails/29.jpg)
Биомедицинское компьютерное моделирование
![Page 30: ИММ УрО РАН Суперкомпьютеры и скоростные сети 26 ноября 2010 г](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020801/56813224550346895d9888c5/html5/thumbnails/30.jpg)
Проект 1.8. Междисциплинарный научно-образовательный центр «Комплексная безопасность систем взаимозависимых
критичных инфраструктур и территорий»
Предполагаемые участники проекта:Уральское отделение: Научно-инженерный центр «Надежность и ресурс больших систем и машин» (НИЦ «НиР БСМ»), Институт математики и механики (ИММ), Институт промышленной экологии (ИПЭ), Институт социально-экономических и энергетических проблем Севера (Коми) (ИСЭЭПС), Институт прикладной механики (МПМ) (Ижевск). Целью деятельности Центра является разработка комплексных междисциплинарных научных методов решения проблемы безопасности и анализа риска критичных инфраструктур и территорий и их инструментальное приложение к решению крупномасштабных практических задач. Недостающие ресурсы полигоны для исследований процесса горения нефти, нефтепродуктов, других горючих конструкционных материалов (совместно с Уральским институтом гос. противопожарной службы МЧС России) и подводных компонент критичных инфраструктур (типа морских платформ); помещения (около 100 м2) для размещения филиала кафедры; приобретение нового исследовательского / технологического оборудования.Необходимые инвестиции - 150 млн. руб.
![Page 31: ИММ УрО РАН Суперкомпьютеры и скоростные сети 26 ноября 2010 г](https://reader030.vdocuments.site/reader030/viewer/2022020801/56813224550346895d9888c5/html5/thumbnails/31.jpg)
Спасибо за внимание!