Váš počítač je dostatečně rychlý na streamování videa anglického buldoka na skateboardu. Lego Pána prstenů si bez problémů poradí. Pro většinu lidí je rychlost to nejdůležitější. Pro vědce řešící složité globální problémy je to jen hračka. Základní osobní počítač s procesorem i7 dokáže provádět asi 158 miliard výpočtů za sekundu. To je na hraní her působivé číslo. Na objevy to ale nestačí.
Proto jsou výzkumníci ze superpočítače Cray Titan tak nadšení.
Titan, který byl uveden na trh v říjnu 2012, není jen dalším konkurentem v závodě. Získal titul nejrychlejšího počítače na světě. Dříve držel korunu šest měsíců. Předchozí vítěz byl IBM Sequoia Blue Gene/Q z Lawrence Livermore National Laboratory v Kalifornii. Titan ho srazil z pódia.
Rozdíl je ohromující. Teoretická maximální rychlost Titanu je 27 petaflopů. To znamená 27 000 bilionů výpočtů za sekundu. Přemýšlejte o tom. Stotisíckrát rychlejší než stolní počítače. Pokud chcete Titana umístit na stůl, budete potřebovat prostor o velikosti basketbalového hřiště. Nevejde se na stůl. Zabírá hodně místa.
Proč vědci potřebují 27 petaflopů
Samotná rychlost je jen číslo. Hodnota spočívá v jeho aplikaci. Titan zpracovává obrovské množství dat. Vědci jej využívají k podrobnému modelování zemského klimatu. Tyto simulace by mohly odhalit nové způsoby boje proti globálnímu oteplování. Oni jen nehádají. Používají složité modely.
Široká škála aplikací. Inženýři používají Titan ke konstrukci vysoce účinných spalovacích motorů. Vyvíjejí také lepší solární panely. V medicíně biologické simulace pomáhají urychlit testování nových léků. Na čistě vědecké úrovni výzkumníci modelují rozpad molekulárních vazeb. To jim umožňuje nahlédnout do jednoho ze základních přírodních procesů.
„Neuvěřitelná rychlost Titanu z něj dělá skvělý nástroj pro řešení skutečně složitých, datově náročných problémů.“
Nová architektura budoucnosti
Důležitost Titanu nespočívá jen v jeho rychlosti. Neméně důležitý je jeho design. Vydláždil novou cestu pro superpočítače. Cesta k rychlosti byla dlouhou dobu jednoduchá. Vytvářejte stroje s tisíci centrálních procesorových jednotek (CPU). Rozdělte výpočty na menší části. Rozdělte je mezi tyto tisíce žetonů.
Fungovalo to. Dokud to nepřestalo. Nevýhodou byla spotřeba energie. Všechny tyto CPU čipy vyžadovaly obrovské množství energie. Titan tento problém řeší spárováním každého ze svých 18 688 CPU s grafickým procesorem (GPU). Tyto čipy se používají ve špičkových herních počítačích.
GPU zrychlují výpočty. Spotřebovávají také méně energie než CPU. Výsledkem je stroj, který je rychlejší než jeho předchůdci. Je také výrazně energeticky účinnější. Tato hybridní architektura nastavuje nové standardy.
Cesta k Exascale Computing
Vědci vidí Titan jako plán budoucnosti. Připravuje cestu k exascale computingu. Jsou to stroje tisíckrát rychlejší než nejvýkonnější superpočítače té doby. Titan prokázal, že hybridní architektury CPU-GPU mohou poskytovat vysoký výkon bez vypalování sítě.
Často kladené otázky
Proč jsou superpočítače tak rychlé?
Superpočítače jsou rychlé, protože využívají tisíce procesorů pracujících paralelně. Používají také vysokorychlostní paměť a úložné systémy pro rychlý přenos dat mezi čipy.
Jak si stojí Cray Titan ve srovnání s běžným PC?
Rychlost Titanu je stotisíckrát rychlejší. Počítač provede 158 miliard výpočtů za sekundu. Titan – 27 bilionů.
Jak se Titan liší od starších superpočítačů?
Starší systémy spoléhaly pouze na CPU a spotřebovávaly velké množství energie. Titan kombinuje každý CPU s GPU. Tento hybridní design zvyšuje rychlost a energetickou účinnost.
