Hình ảnh thực tế về siêu máy tính Titan với 299.008 nhân CPU Opteron và 18.688 GPU Kepler

Bài viết ngày: 01-11-2012 | 02:35

Cách đây ít ngày Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge trực thuộc bộ năng lượng Hoa Kì cho biết họ đã nâng cấp siêu máy Jaguar và đổi tên nó thành Titan. Jaguar có 18.688 nút trong hệ thống của mình, mỗi nút như vậy chứa một CPU AMD Opteron 12 nhân, tất cả đựng trong khoảng 200 cabin. Titan dựa trên nền tảng đó, tuy nhiên CPU được nâng cấp lên loại AMD Opteron 16 nhân và mỗi nút bổ sung một GPU NVIDIA Tesla K20 kiến trúc Kepler. Tổng cộng Titan có 18.688 CPU và 18.688 GPU, mang lại khả năng thực hiện 20 triệu tỷ...

Cách đây ít ngày Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge trực thuộc bộ năng lượng Hoa Kì cho biết họ đã nâng cấp siêu máy Jaguar và đổi tên nó thành Titan. Jaguar có 18.688 nút trong hệ thống của mình, mỗi nút như vậy chứa một CPU AMD Opteron 12 nhân, tất cả đựng trong khoảng 200 cabin. Titan dựa trên nền tảng đó, tuy nhiên CPU được nâng cấp lên loại AMD Opteron 16 nhân và mỗi nút bổ sung một GPU NVIDIA Tesla K20 kiến trúc Kepler. Tổng cộng Titan có 18.688 CPU và 18.688 GPU, mang lại khả năng thực hiện 20 triệu tỷ phép tính dấu chấm động trong mỗi giây (20 Petaflops), mạnh hơn 10 lần Jaguar. Các phóng viên của trang AnandTech đã may mắn có một chuyến thăm đến phòng thí nghiệm nơi đặt Titan và chia sẻ cho chúng ta một số thông tin thú vị về chiếc supercomputer này.

Các nhà khoa học cho biết 90% sức mạnh tính toán của Titan đến từ các GPU Tesla K20 vốn được xây dựng trên kiến trúc Kepler của NVIDIA. 299.008 nhân CPU (18.688 CPU x 16 nhân mỗi chip) sẽ đảm nhiệm quá trình mô phỏng, còn những tác vụ nặng hơn thì đưa cho GPU xử lí, từ đó giúp tối ưu hóa tốc độ và độ chính xác cho hệ thống. Jeff Nichols, trưởng bộ phận điện toán và khoa học tính toán của phòng thí nghiệm cho biết "việc kết hợp CPU và GPU trong một hệ máy tính cần ít điện năng hơn là giải pháp chỉ dùng những con CPU", đồng thời giúp giảm lượng khí thải CO2.

Quá trình phát triển Titan đã bắt đầu diễn ra cách đây 2 năm khi ban lãnh đạo Oak Ridge quyết định nâng cấp chiếc siêu máy tính đã từng dẫn đầu thế giới hồi năm 2009. Ngoài những GPU nói trên, Titan còn được bổ sung thêm nhiều module máy tính và sở hữu dung lượng bộ nhớ (RAM) tổng cộng là 710 Terabyte. Titan sẽ giúp phòng thí nghiệm nói trên dự đoán nhanh và chính xác hơn những biến đổi của khí hậu, dự báo thời tiết, phục vụ nghiên cứu những thứ liên quan đến năng lượng hạt nhân, khoa học vật liệu, máy móc và nhiều lĩnh vực công nghệ khác.

Hình ảnh tổng quan về Titan và phòng thí nghiệm Oak Ridge

Quang cảnh bên ngoài của phòng thí nghiệm Oak Ridge. Trung tâm hội thảo và đón khách Sơ đồ tầng chi chít Có bán đồ lưu niệm nữa Tòa nhà của bộ môn khoa học máy tính Con báo đốm (Jaguar) và đây là những chiếc tủ đầu tiên chứa Titan Mỗi tủ như thế có nhiều khay bên trong, mỗi khay lại chứa nhiều nút nữa Ngay cả sàn nhà cũng được thiết kế đặc biệt cho siêu máy tính Một số vật dụng của các kĩ sư, nhà khoa học dùng để lắp ráp Titan Đứng ở ngoài nhìn vô một hành lang với hàng chục cabin Bộ phận tản nhiệt từ GPU Fermi thế hệ trước, giờ đây các GPU này được thay thế bởi kiến trúc Kepler mạnh mã hơn Tháo GPU Fermi để chuẩn bị nâng cấp lên GPU Kepler Một một khay (computer board) như thế này chứ 4 nút (node) bên trong Mang một cái computer board đi nơi khác Cận cạnh Computer board, mỗi cái như thế này chứ 4 CPU AMD Opteron 16 nhân và 4 GPU NVIDIA Tesla K20 (kiến trúc xây dựng là Kepler). RAM mỗi node là 32GB, cộng với 6GB bộ nhớ GDDR5 của card đồ họa nữa. Tổng cộng có 710 Terabyte bộ nhớ trong Titan. Đây là GPU Bên dưới các cục tản nhiệt này là những bộ điều khiển cho Titan được tùy biến CPU 16 nhân AMD Opteron đây các bạn Một hành lang chứa loạt cabin cho Titan Cấp nguồn cho Titan Đây cáp để nối các nút máy tính lại với nhau, trông như những con rắn ấy Các kết nối mạng và lưu trữ Nút bật tắt bộ điều hòa không khí cho Titan Giám sát nhiệt độ trong căn phòng chứa Titan Một dãy hành làng Một cái cabin cũ Chỗ này là để giám sát hiệu năng. Được biết Titan chạy hệ điều hành Cray Linux Environment, vốn được dựa trên SUSE 11. Cabin cray cũ màu đỏ bên cạnh cabin mới Mảng thiết bị lưu trữ của Titan Hệ thống lưu trữ khổng lồ này có thể chứa tổng cộng 13.400 ổ đĩa, 192 server quản lí định dạng file system Lustre, băng thông 240GB/s, tổng dung lượng sau khi format là 10 petabyte. Hiện Titan đang được lắp đặt gần hoàn thiện nên mới chỉ có 10.000 ổ 2,5 Các thiết bị mạng cho Titan. Hầu hết các công việc xử lí của Titan sẽ được chạy từ xa, do đó kết nối mạng cũng quan trọng như việc tính toán vậy. Có rất nhiều liên kết Ethernet 10Gb trong hệ thống máy tính. Titan cũng được nối với mạng xương sống 100Gbps của Phòng thí nghiệm về năng lượng. dây cáp điện thoại Phòng điều khiển Titan, hoạt động liên tục 24/7 Một cái cabin được nhiều chính trị gia và nhân viên cao cấp của chính phủ Mỹ kí tặng Nhìn bên trên nóc của Titan Cấp nguồn cho hệ thống ở đây Còn đây là hệ thống làm mát bằng nước cho Titan

Hình ảnh về quy trình lắp đặt Titan và các khay của nó

Video về việc nâng cấp một khay máy tính của Jaguar cũ lên Titan

Video về khu vực cung cấp năng lượng cho Titan hoạt động

Đây là nguồn năng lượng dự phòng

Hệ thống làm mát cho siêu máy tính

Mô phỏng lại những kết quả được tính toán từ Titan dưới dạng biểu đồ 3D. Những biểu đồ này sẽ giúp việc phân tích dữ liệu dễ dàng hơn vì kết quả cho ra có thể lên đến hàng terabyte

Theo AnandTech

Tag: công nghệ