Chính phủ Mỹ xây dựng siêu máy tính Linux cho kho dự trữ hạt nhân

Máy của IBM được mong đợi có giá 'hàng trăm triệu' đô la

IBM machine expected to cost ‘hundreds of millions’ of dollars

February 03, 2009

By James Niccolai and Patrick Thibodeau

Theo: http://www.computerworlduk.com/toolbox/open-source/kernel-systems/news/index....

Bài được đưa lên Internet ngày: 03/02/2009

Lời người dịch: Lại một siêu máy tính nữa, và là lớn nhất thế giới các máy tính hiệu năng cao sẽ được Chính phủ Mỹ xây dựng và đưa vào hoạt động dự kiến trong năm 2012 là chạy trên hệ điều hành GNU/Linux.

Chính phủ Mỹ đã uỷ quyền cho IBM tạo ra một siêu máy tính không lồ mà sẽ có 1.6 triệu vi xử lý lõi và 15 lần nhanh hơn là máy tính mạnh nhất ngày nay.

Siêu máy tính Sequoia được lên lịch hoạt động vào năm 2012 và sẽ có khả năng thực hiện 20 petaflops, hoặc 20,000 tỷ tác vụ điểm tràn trong 1 giây, IBM nói. Siêu máy tính nhanh nhất ngày nay, Roadrunner của IBM tại Phòng thí nghiệm Quốc gia ở Los Alamos, có thể quản lý 1.1 petaflops.

Giá thành của hệ thống này còn chưa được tiết lộ, nhưng có lẽ sẽ là hàng trăm triệu đô la, các nhà phân tích nói.

IBM đang xây dựng 2 siêu máy tính theo hợp đồng. Cái đầu, sẽ được phân phối vào giữa năm, được gọi là Dawn và sẽ vận hành khoảng 500 teraflops. Nó sẽ được sử dụng bởi các nhà nghiên cứu để giúp chuẩn bị cho hệ thống lớn hơn.

Sequoia sẽ được dựa trên siêu máy tính Blue Gene/Q của IBM, mà nó vẫn còn đang được phát triển. Nó sẽ sử dụng khoảng 1.6 triệu bộ vi xử lý lõi, tất cả đều là chip Power của IBM, chạy Linux, mà nó áp đảo lĩnh vực máy tính hiệu năng cao với 8 hợc 16 nhân – hoặc lớn hơn – cho nó. Mặc dù cấu hình con chip cuối cùng còn chưa được xác định, nhưng hệ thống này sẽ có 1,6TB bộ nhớ và chứa được trong 96 cái giá đựng “kích thước như chiếc tủ lạnh”.

Được đặt hàng bởi Bộ Năng lượng Mỹ, nó sẽ được đặt ở Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Livermore tại California và được sử dụng ban đầu để quản lý kho lưu trữ các vũ khí hạt nhân nhiều năm của Mỹ.

The US government has commissioned IBM to cre-ate a massive supercomputer that will have 1.6 million processor cores and be 15 times faster than today's most powerful machine.

The Sequoia supercomputer is scheduled for operation in 2012 and will be able to perform at 20 petaflops, or 20,000 trillion floating point operations per second, IBM said. The fastest supercomputer today, IBM's Roadrunner at the Los Alamos National Laboratory, can manage 1.1 petaflops.

The cost of the system has not been disclosed, but is likely to run into hundreds of millions of dollars, analysts said.

IBM is building two supercomputers under the contract. The first one, to be delivered by mid-year, is called Dawn and will operate at around 500 teraflops. It will be used by researchers to help prepare for the larger system.

Sequoia will be based on IBM's Blue Gene/Q supercomputer, which is still under development. It will use approximately 1.6 million processing cores, all IBM Power chips, running Linux, which dominates high performance computing at this scale. IBM is still developing a 45 nanometer chip for the system and may produce something with eight or 16 cores - or more - for it. Although the final chip configuration has yet to be determined, the system will have 1.6TB of memory and be housed in 96 "refrigerator-sized" racks.

Ordered by the US Department of Energy, it will be located at the Lawrence Livermore National Laboratory in California and used primarily to manage the US's aging stockpile of nuclear weapons.

Những vũ khí này chứa các nguyên liệu phóng xạ và ăn mòn nhanh chóng và Sequoia sẽ cho phép các nhà khoa học thực hiện các mô phỏng để giúp xác định liệu các vũ khí này có ổn định và an toàn hay không, và liệu chúng sẽ làm việc đúng khi chính phủ phải quyết định sử dụng chúng hay không.

“Vấn đề mà chúng tôi có với kho lưu trữ hạt nhân là tương tự như vấn đề mà chúng tôi có thể có ở nhà với một chiếc ô tô mà bạn giữ trong gara tới 20-30 năm”, Mark Seager, trợ lý lãnh đạo bộ về công nghệ cao tại Lawrence Livermore, nói. “Bạn sẽ duy trì cẩn thận như thế nào mà chiếc ô tô nhiều năm đó sao cho khi bạn khởi động chiếc ô tô, bạn có thể rất tin tưởng nó sẽ khởi động được? Tính có thể là nó sẽ không khởi động chỉ được nhỏ hơn 1 phần triệu được không? Đó khá là một mức cao về sự chắc chắn”.

Các nhà khoa học đã và đang làm việc về vấn đề này trong vài năm với siêu máy tính ASC Purple của IBM, nhưng họ cần một hệ thống mạnh hơn để khai thác các lĩnh vực vật lý mà họ còn chưa giải quyết và tính toán số dư về lỗi cho các kết quả, Seager nói.

Sequoia sẽ chiếm 96 khung rack máy chủ trên một diện tích lớn hơn một chút so với sân tennis. IBM sẽ không thảo luận máy tính này một cách chi tiết vì nó vẫn còn đang được phát triển, nhưng Dave Turek, phó chủ tịch của sáng kiến máy tính Deep của IBM, nói nó sẽ tương tự như trong thiết kế đối với bộ vi xử lý của nó, Blue Gene/P, nhưng trong một phạm vi lớn hơn nhiều. Hệ thống này sẽ chạy một phiên bản hệ điều hành Linux, sử dụng các bộ vi xử lý Power nhúng của IBM và có 1,6 petabyte bộ nhó.

Vì một máy tính cỡ này chưa từng được xây dựng, việc mở rộng tính toán của bộ vi xử lý, bộ nhớ DIMM và các hệ thống quản lý phụ đi cùng một mức không chắc chắn, Turek thừa nhận. “Đây không phải là một bài toán về sự yếu tim”, ông nói “Khi bạn đẩy những giới hạn của tính mở rộng mà bạn bắt đầu để theo dõi các vấn đề mà đơn giản đã không dự kiến trước được”.

Those weapons contain highly corrosive and radioactive materials and Sequoia will allow scientists to perform simulations to help determine whether the weapons are stable and safe, and if they will work properly if the government should decide to use them.

"The problem we have with the nuclear stockpile is similar to one you might have at home with a car you've kept in the garage for 20 to 30 years," said Mark Seager, assistant department head for advanced technology at Lawrence Livermore. "How do you carefully maintain the car as it ages so that when you go to start the car, you can be very confident it will start? That the probability that it won't start is less than 1 in a million? That's a pretty high level of certitude."

The scientists have been working on the problem for several years with IBM's ASC Purple supercomputer, but they need a more powerful system to explore areas of physics they have not yet tackled and calculate the margin of error for results, Seager said.

Sequoia will occupy 96 server racks over an area a bit larger than a tennis court. IBM won't discuss the machine in detail because it is still being developed, but Dave Turek, vice president of IBM's Deep Computing initiative, said it will be similar in design to its predecessor, Blue Gene/P, but on a much larger scale. The system will run a version of the Linux OS, use IBM's embedded Power processors and have 1.6 petabytes of main memory.

Because a computer this size has never been built, scaling the processor count, memory DIMMs and management subsystems comes with a level of uncertainty, Turek acknowleged. "This is not an exercise for the faint of heart," he said "When you push the limits of scalability you start to observe problems that were simply unanticipated."

Trong những thách thức của IBM sẽ là làm thế nào để mở rộng các hệ thống quản lý phụ trợ để tự động hoá bất kỳ tác vụ nào có thể, và cho phép những nhà quản trị theo dõi được tải công việc và ra được những lựa chọn đúng đắn trong khi vận hành.

Lawrence Livermore sẽ phải viết các ứng dụng mà chúng có thể lợi dụng được ưu thế của một hệ thống song song khổng lồ như thế này. Nó đã chọn các vi xử lý nhúng của IBM vì chúng là “dễ dàng hơn để làm việc với các mã của các vũ khí phức tạp của chúng ta”, hơn là các vi xử lý Cell được sử dụng cho Roadrunner, Seager nói.

Sequoia sẽ hiệu quả hơn nhiều về năng lượng so với một hệ thống Blue Gene/P, theo Turek, nhưng vì kích thước của nó nên Lawrence Livermore vẫn sẽ phải nhân đôi lượng cung cấp năng lượng cho trung tâm máy tính của nó. Wequoia sẽ đòi hỏi 6 megawatts năng lượng, so với 1.8 megawatts cho ASC Purple, Seager nói.

IBM đã được chọn từ 5 nhà thầu vì giá thành của nó là thấp hơn và nó đã cung cấp một “kế hoạch giảm thiểu rủi ro tốt hơn” - về bản chất một kế hoạch sao lưu nếu thứ gì đó không đúng, Seager nói. Ông đã từ chối gọi tên những nhà thầu không trúng nhưng nói đây là một cuộc thi sít sao.

Ngoài việc quản lý các vũ khí hạt nhân, Sequoia sẽ được sử dụng cho việc nghiên cứu trong vũ trụ, năng lượng, khoa học về gien con người và thay đổi khí hậu, IBM nói. Hệ thống này sẽ cho phép các nhà dự báo đoán trước được những sự kiện thời tiết ở địa phương mà chúng nhỏ hơn 1 km ngang qua, hãng nói, so sới 10 km như hiện nay.

Trong khi nó đang được xây dựng, thì Lawrence Livermore sẽ sử dụng một siêu máy tính nhỏ hơn của IBM có tên là Dawn để phát triển các ứng dụng vũ khĩ mà chúng sẽ chạy trên Sequoia. Dawn sẽ được vận hành trong những tháng sắp tới và thực hiện ở 500 teraflops.

Không chắc chắn là Sequoia sẽ là siêu máy tính mạnh nhất trên thế giới vào lúc mà nó sẽ hoạt động hay không, nhưng Turek dường như tin tưởng rằng nó sẽ là như vậy.

“Chúng tôi dự kiến nó sẽ là thế, Livermore dự kiến nó sẽ là thế”, ông nói. “Ở mức ít thấy như thế nào về máy tính thì sẽ có ít khách hàng trên thế giới xem xét việc đầu tư vào phạm vi này”.

Among IBM's challenges will be how to scale the management subsystems to automate as many tasks as possible, and to allow administrators to keep track of workloads and make the right choices during operation.

Lawrence Livermore will have to write applications that can take advantage of such a massively parallel system. It chose IBM's embedded processors because they are "easier to deal with on our complicated weapons code" than the Cell processors used for Roadrunner, Seager said.

Sequoia will be far more energy efficient than a Blue Gene/P system, according to Turek, but because of its size Lawrence Livermore will still have to double the power supply to its computing center. Sequoia will require 6 megawatts of power, compared to 1.8 megawatts for ASC Purple, Seager said.

IBM was picked f-rom five bidders because its costs were lower and it provided a better "risk reduction plan" -- essentially a backup plan if something goes wrong, Seager said. He declined to name the losing bidders but said it was a close contest.

Besides managing nuclear weapons, Sequoia will be used for research into astronomy, energy, the human genome and climate change, IBM said. The system will allow forecasters to predict local weather events that are less than 1 kilometer across, it said, compared to 10 kilometers today.

While it is being built, Lawrence Livermore will use a smaller IBM supercomputer called Dawn to develop the weapons applications that will run on Sequoia. Dawn will be operational in the coming months and perform at 500 teraflops.

It's not certain that Sequoia will be the most powerful supercomputer in the world by the time it goes into operation, but Turek sounded confident that it will be.

"We expect it to be, Livermore expects it to be," he said. "At this rarefied level of computing there are few clients around the world looking to make the investment on this scale."

Dịch tài liệu: Lê Trung Nghĩa

letrungnghia.foss@gmail.com