Поделиться
Россия и Евросоюз сделают суперкомпьютеры быстрее и эффективнее
Ученые и разработчики из России и Евросоюза приступили к совместным исследованиям по разным направлениям развития суперкомпьютерных технологий. Результаты работ будут доступны под свободными лицензиями.Институт системного программирования РАН, Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша (ИПМ им. М.В. Келдыша) и компания «Т-Платформы» приступили к исследованиям в области ПО для суперкомпьютеров совместно со специалистами стран Евросоюза. Работы проводятся в рамках 7-го рамочного сотрудничества между Евросоюзом и Россией и рассчитаны на два года. Российский бюджет для этих целей составляет 60 млн руб., со стороны ЕС — около 2 млн евро, рассказали CNews участники программы.
Седьмая рамочная программа является основным инструментом финансирования научных исследований и технологических разработок ЕС на период 2007-2013 гг. и координируется Еврокомиссией. Для выбора исполнителей работ в России и ЕС параллельно проводился конкурс из трех лотов. Госзаказчиком с российской стороны выступило Минобрнауки.
Ученый секретарь Института систем программирования РАН (ИСП РАН) Арутюн Аветисян рассказал CNews, что основной целью их проекта является научно-исследовательская работа в области создания языков и моделей программирования для систем на основе программируемых логических схем (FPGA). Результат работы позволит повысить продуктивность программирования таких систем, а также сделать их доступными для решения более широкого круга задач.
«На базе FPGA-микросхем под конкретные задачи из ряда узких областей создаются высокопроизводительные системы со значительно меньшим энергопотреблением, чем у аналогичных систем, построенных только на базе CPU. При этом FPGA-микросхемы используются в качестве ускорителей процессоров общего назначения или объединяются в отдельную специализированную систему, - говорит представитель ИСП РАН. – Сейчас широкое использование таких систем сдерживается сложностью их программирования».
По словам Аветисяна, если удастся создать модели программирования и соответствующую системную поддержку, то это не только повысит продуктивность программирования FPGA-систем, но и позволит существенно расширить классы приложений, под которые такие системы создаются. Важным условием эффективного внедрения разрабатываемых технологий является использование в качестве их основы открытых стандартов (например, OpenCL).
По завершению исследований будет приниматься решение о проведении опытно-конструкторских работ по этому направлению, говорит ученый секретарь ИСП РАН.
Михаил Якобовский из ИПМ им. М.В. Келдыша говорит, что разработанный совместно с зарубежными партнерами программный код будет доступен по лицензии Open Source
Со стороны Евросоюза координировать работы по проекту будет Дублинский университетский колледж (Ирландия), а другими участниками проекта являются Инсбрукский университет (Австрия), Мюнстерский университет (Германия) и Институт вычислительной техники в Лиссабоне (Португалия).
В тендере по этому лоту также участвовал, но не победил, Институт программных систем им. А.К.Айламазяна РАН (ИПС РАН). Директор этого института Сергей Абрамов отмечает, что разработки в области микросхем FPGA являются популярным направлением в области вычислительных систем и активно ведутся в разных странах мира. В России, например, этим занимаются московские НИИ «Квант» и ИПМ имени М.В.Келдыша, а также таганрогский НИИМВС им. А.В. Каляева, говорит он. В качестве ускорителя FPGA используется и в суперкомпьютерах СКИФ-Аврора, создаваемых при участии ИПС РАН.
По мнению Абрамова, FPGA имеют преимущества перед другими решениями в качестве ускорителей. «Эти устройства можно перепрограммировать на уровне архитектуры, поэтому на них больше шансов успешно «уложить» свою задачу, чем в ускоритель с жестко заданной архитектурой, например, GPU», - отмечает Абрамов.
Суть второго проекта, который стартовал в рамках сотрудничества России и ЕС, заключается в создании методов эффективного использования гетерогенных высокопроизводительных вычислительных систем, рассказал CNews заведующий сектором «Программное обеспечение вычислительных систем и сетей» Института прикладной математики им. М.В. Келдыша Российской академии наук (ИПМ РАН) профессор Михаил Якобовский.
«Многие современные суперкомпьютеры являются гетерогенными, поскольку, наряду с традиционными многоядерными процессорами, содержат графические ускорители - GPU. Эффективное использование таких смешанных архитектур сопряжено со значительными трудностями, на преодоление которых и нацелен проект. Планируется разработать алгоритмы работы на таких системах и методы переноса программного обеспечения, созданного для кластерных систем в гетерогенные среды», - говорит Якобовский.
По словам профессора, основная цель работы – создание универсальных методов, позволяющих эффективно адаптировать существующие алгоритмы и программные коды к вычислительным системам, содержащим различные ускорители, в том числе GPU Nvidia.
Координатором проекта от Евросоюза выступает Эдинбургский университет (Великобритания), говорит представитель ИПМ РАН, а другими его участниками являются – компания CAPS Enterprise (Франция), Варшавский университет (Польша), компания Total S.A. (Франция) и Центр высокопроизводительных вычислений университета Штутгарта (Германия). По словам Якобовского, пока определено только общее направление сотрудничества, а в ближайшее время должна состояться встреча участников проекта, в ходе которой будет уточнен состав работ, выполняемых каждым из участников.
Разработанный совместно с иностранными партнёрами программный код, по словам Якобовского, будет доступен согласно одной из лицензий Open Source, а описание методов переноса, как это принято в научном сообществе, будет опубликовано.
Стоит отметить, что этот проект оказался самым популярным в тендере: на выполнение работ по нему помимо ИПМ им. М.В. Келдыша участвовали еще пять организаций, включая МГУ им. М.В. Ломоносова.
Целью третьего проекта является повышение отдачи суперкомпьютерных центров с помощью такой модификации ПО, которая позволит приложениям более эффективно работать и более полно использовать аппаратные ресурсы суперкомпьютера, рассказали CNews в компании «Т-Платформы».
По словам Алексея Комкова, директора по маркетингу компании, планируется разработать программные модули для кластерных операционных систем, которые позволят осуществлять низкоуровневое управление приложениями, поиск и оптимизацию узких мест на системном уровне с использованием баз статистики, анализ состояния очереди задач и поиск причин их неисполнения, отслеживание системных событий, а также на основе анализа генерировать предложения по изменению параметров системы для увеличения скорости выполнения приложений. Разработанные модули будут доступны для использования под лицензией GPL.
Участниками этого проекта от Евросоюза выступают Исследовательский центр в Юлихе (Германия), компания Rogue Wave Software (Швеция), Суперкомпьютерный центр Барселоны (Испания), Немецкая исследовательская школа компьютерного моделирования (Германия) и Дрезденский технический университет (Германия).
Помимо «Т-Платформ» в конкурсе на этот проект от России участвовал также Юго-Западный государственный университет.
Директор Института системного программирования РАН академик Виктор Иванников считает, что работы в сотрудничестве с зарубежными коллегами важны для российских специалистов. «Работая в изоляции, высока степень риска «закопаться» в совершенно ненужных вещах. Всегда должна быть обратная связь – к примеру, сотрудничество с академической средой, с западными организациями, - считает он. – Обмен опытом между профессионалами всегда полезен».
Отметим, что в области ПО для суперкомпьютеров существует также международная инициатива стран Большой восьмерки – International Exascale Software Project по разработке программных решений для вычислительных систем экзафлопсного уровня, в которой Россия также принимает участие. Бюджет проекта составляет 10 млн евро на 2011-2013 гг.
Короткая ссылка
