Plejady (superkomputer)
 | |
| Aktywny | 2008 – obecnie |
|---|---|
| Sponsorzy |
 Narodowa Agencja Aeronautyki i Przestrzeni Kosmicznej (NASA) , USA
|
| Operatorzy | NAS , HPE |
| Lokalizacja | NASA Advanced Supercomputing Division w NASA Ames Research Center , Moffett Field, Kalifornia |
| Architektura | 158 szaf HPE/SGI Altix ICE X (11 207 węzłów), 239 616 procesorów Intel Xeon, połączenie InfiniBand FDR |
| System operacyjny | Serwer SUSE Linux Enterprise |
| Pamięć | 926 terabajtów. |
| Składowanie | 29 petabajtów (RAID) |
| Prędkość | 5,95 petaflopów (ciągłe), 7,09 petaflopów (szczyt) |
| Zaszeregowanie | TOP500 : 32, listopad 2019 |
| Dziedzictwo | Trzecie miejsce w TOP500 LINPACK przy 487 teraflopach, listopad 2008 |
| Strona internetowa | Strona główna NAS Pleiades |
Plejady ( / w p l aɪ ə d iː oo , p l iː ə w - / ) to petaskalowy superkomputer mieszczący się w zakładzie NASA Advanced Supercomputing (NAS) Centrum Badawczym NASA Ames znajdującym się w Moffett Field niedaleko Mountain View Kalifornii . Jest utrzymywany przez NASA i partnerów Hewlett Packard Enterprise (dawniej Silicon Graphics International ) i Intel .
Od listopada 2019 r. Zajmuje 32. najpotężniejszy komputer na liście TOP500 z oceną LINPACK na poziomie 5,95 petaflopsów (5,95 biliardów operacji zmiennoprzecinkowych na sekundę) i szczytową wydajnością 7,09 petaflopsów dzięki najnowszej aktualizacji sprzętu. System służy jako największe zasoby superkomputerowe NASA, wspierając misje w dziedzinie aeronautyki , lotów kosmicznych , astrofizyki i nauk o Ziemi.
Historia
Zbudowany w 2008 roku i nazwany na cześć otwartej gromady gwiazd Plejady , superkomputer zadebiutował jako trzeci najpotężniejszy superkomputer na świecie z mocą 487 teraflopów. Pierwotnie zawierał 100 szaf SGI Altix ICE 8200EX z 12 800 czterordzeniowymi procesorami Intel Xeon E5472 Harpertown połączonymi ponad 20 milami okablowania InfiniBand o podwójnej szybkości transmisji danych (DDR).
Po dodaniu dziesięciu kolejnych stojaków z czterordzeniowymi procesorami X5570 Nehalem w 2009 roku, Pleiades zajął szóste miejsce w rankingu TOP500 z listopada 2009 roku z 14 080 procesorami pracującymi z szybkością 544 teraflopów. W styczniu 2010 roku naukowcy i inżynierowie z NAS pomyślnie ukończyli „integrację na żywo” innego stelaża ICE 8200, łącząc dwuportową strukturę InfiniBand nowego stelaża za pomocą 44 kabli światłowodowych, podczas gdy superkomputer wciąż pracował przy pełnym obciążeniu, oszczędzając 2 miliony godzin w produktywność, która w przeciwnym razie zostałaby utracona.
Kolejna ekspansja w 2010 roku dodała 32 nowe szafy SGI Altix ICE 8400 z sześciordzeniowymi procesorami Intel Xeon X5670 Westmere , zwiększając do 18 432 procesorów (81 920 rdzeni w 144 szafach) przy teoretycznym szczycie 973 teraflopów i ocenie LINPACK na poziomie 773 teraflopów. NASA położyła również nacisk na utrzymanie efektywności energetycznej Pleiades, zwiększając efektywność energetyczną z każdą rozbudową, tak że w 2010 roku był trzykrotnie bardziej energooszczędny niż oryginalne komponenty z 2008 roku, które były wówczas najbardziej energooszczędne. Integracja sześciordzeniowych węzłów Westmere wymagała również nowej szybkości przesyłania danych (QDR) i hybrydowego okablowania DDR/QDR InfiniBand, tworząc największą na świecie sieć połączeń InfiniBand z ponad 65 milami kabli.
Po dodaniu kolejnych 14 stojaków ICE 8400 zawierających procesory Westmere w 2011 roku, Pleiades zajął siódme miejsce na liście TOP500 w czerwcu tego roku z oceną LINPACK na poziomie 1,09 petaflopsa, czyli 1,09 biliarda operacji zmiennoprzecinkowych na sekundę.
Kable światłowodowe InfiniBand DDR i QDR są używane do łączenia wszystkich węzłów ze sobą, a także z systemami pamięci masowej w NAS i systemem wizualizacji hyperwall, tworząc sieć składającą się z ponad 65 mil tkaniny InfiniBand, największego tego rodzaju na świecie. Plejady są zbudowane w częściowej topologii hipersześcianu 11-D, w której każdy węzeł ma jedenaście połączeń z jedenastoma innymi węzłami, a niektóre tworzą do dwunastu połączeń, tworząc hipersześcian 12-D.
W 2012 roku NASA i jej partnerzy, firmy SGI i Intel, rozpoczęli prace nad integracją 24 nowych szaf Altix ICE X z ośmiordzeniowymi procesorami Intel Xeon E5-2760 Sandy Bridge, aby zastąpić 27 oryginalnych szaf Alitx 8200 zawierających czterordzeniowe procesory Harpertown. Przy łącznie 126 720 rdzeniach procesorów i ponad 233 terabajtach pamięci RAM w 182 szafach, rozszerzenie zwiększyło dostępną moc obliczeniową Pleiades o 40 procent. Każdy nowy węzeł Sandy Bridge ma cztery łącza sieciowe wykorzystujące czternaście kabli InfiniBand o szybkości transmisji danych (FDR), co zapewnia łączną przepustowość transferu 56 gigabitów (około 7 gigabajtów) na sekundę.
Na początku 2013 roku rozpoczęto prace nad większym odświeżeniem sprzętu Pleiades, ostatecznie usuwając wszystkie oryginalne 4-rdzeniowe procesory Harpertown i dodając 46 szaf SGI ICE X z 10-rdzeniowymi procesorami Intel Xeon E5-2680V2 (Ivy Bridge ) . Kiedy instalacja została zakończona w sierpniu 2013 r., ogólna szczytowa wydajność systemu wzrosła o 62% z 1,78 petaflopsa do 2,87 petaflopsa. System był ponownie powoli aktualizowany między styczniem a kwietniem 2014 r., Dodając kolejne 29 stojaków węzłów Ivy Bridge i zwiększając teoretyczne możliwości obliczeniowe systemu do 3,59 petaflopów. Aby zrobić miejsce na rozbudowę, usunięto wszystkie pozostałe w systemie węzły Nehalem i 12 węzłów Westmere.
Pod koniec 2014 roku usunięto więcej węzłów Westmere, aby zrobić miejsce dla nowych procesorów Intel Xeon Haswell, zwiększając teoretyczną moc przetwarzania o jeden petaflop do 4,49 petaflopsa. W styczniu 2015 r. zainstalowano i udostępniono użytkownikom dodatkowe węzły Haswell, dając Pleiades nową szczytową teoretyczną wydajność przetwarzania wynoszącą 5,35 petaflopów. Aktualizacja, zakończona w czerwcu 2016 r., Zastąpiła wszystkie pozostałe szafy zawierające węzły sześciordzeniowymi procesorami Intel Xeon X5670 (Westmere) szafami zawierającymi węzły z 14-rdzeniowymi procesorami Intel Xeon E5-2680v4 (Broadwell). Poprawiło to teoretyczną wydajność szczytową do 7,25 petaflopów.
Rola w NASA
Pleiades jest częścią projektu NASA High-End Computing Capability (HECC) i reprezentuje najnowocześniejszą technologię NASA spełniającą wymagania agencji w zakresie superkomputerów, umożliwiając naukowcom i inżynierom NASA prowadzenie modelowania i symulacji o wysokiej wierności dla misji NASA na Ziemi studia, nauki o kosmosie, badania w dziedzinie aeronautyki, a także eksploracja kosmosu przez ludzi i roboty.
Niektóre projekty naukowe i inżynieryjne prowadzone na Plejadach obejmują:
- Misja Keplera , obserwatorium kosmiczne wystrzelone w marcu 2009 roku w celu lokalizowania planet podobnych do Ziemi, monitoruje fragment przestrzeni zawierający ponad 200 000 gwiazd i wykonuje zdjęcia w wysokiej rozdzielczości co 30 minut. Po zebraniu tych danych przez centrum operacyjne są one przesyłane rurociągiem do Pleiades w celu obliczenia rozmiaru, orbity i położenia planet otaczających te gwiazdy. Od lutego 2012 r. misja Kepler odkryła 1235 planet, z których 5 ma rozmiary zbliżone do Ziemi i krąży w „strefie nadającej się do zamieszkania”, gdzie woda może występować we wszystkich trzech postaciach (stała, ciekła, gazowa). Po niepowodzeniach związanych z awarią dwóch z czterech kół reakcyjnych Keplera, odpowiedzialnych za utrzymywanie statku kosmicznego skierowanego we właściwym kierunku, w 2013 roku zespół Keplera przeniósł cały potok danych do Pleiades, który nadal prowadzi analizy krzywych blasku z istniejących danych Keplera .
- Badania i rozwój kosmicznych pojazdów nośnych nowej generacji są prowadzone na Pleiades przy użyciu najnowocześniejszych narzędzi analitycznych oraz modelowania i symulacji obliczeniowej dynamiki płynów (CFD) w celu stworzenia bardziej wydajnego i przystępnego cenowo systemu startu kosmicznego i projektów pojazdów. Prowadzono również badania nad redukcją hałasu wytwarzanego przez podwozie samolotu przy użyciu kodu CFD w celu wykrycia, gdzie w konstrukcjach znajdują się źródła hałasu.
- astrofizyczne nad formowaniem się galaktyk są prowadzone na Plejadach w celu stworzenia symulacji tego, jak powstała nasza własna Droga Mleczna i jakie siły mogły spowodować, że uformowała się w jej charakterystyczny kształt dysku. Plejady były również zasobem superkomputerowym do badań i symulacji ciemnej materii , pomagając odkryć grawitacyjnie związane „kępki” ciemnej materii w galaktykach w jednej z największych symulacji, jakie kiedykolwiek przeprowadzono, pod względem liczby cząstek.
- Wizualizacja ziemskich prądów oceanicznych za pomocą opracowanego przez NASA modelu syntezy danych dla projektu Estimating the Circulation and Climate of the Ocean (ECCO) pomiędzy MIT a NASA Jet Propulsion Laboratory w Pasadenie w Kalifornii . Według NASA „syntezy danych modelowych ECCO są wykorzystywane do ilościowego określania roli oceanów w globalnym obiegu węgla , aby zrozumieć niedawną ewolucję oceanów polarnych, monitorować zmieniającą się w czasie wymianę ciepła, wody i chemikaliów w obrębie i pomiędzy różnymi składnikami systemu ziemskiego oraz do wielu innych zastosowań naukowych”.
Galeria
Superkomputer Pleiades widok z zewnątrz
Stojaki na bazie Pleiades Westmere. Dodanie węzłów Westmere i Nehalem zwiększyło moc obliczeniową dostępną w Pleiades o 170%.
Sprzęt sieciowy
Ceremonia przecięcia wstęgi za ukończenie oryginalnego systemu Pleiades w grudniu 2008 r. Z udziałem przedstawicieli NASA, SGI i Intel.
Widok z bliska jednego rzędu szaf obliczeniowych, które tworzyły oryginalny system oparty na Harpertown.
Pamięć TFinity
Więcej szafek
D-Wave umieszczony w budynku
Ściana ekranów, obsługiwana przez wiele procesorów graficznych, używana do wizualizacji
W kulturze popularnej
- W filmie Marsjanin z 2015 roku astrodynamik Rich Purnell używa superkomputera Pleiades do weryfikacji obliczeń manewru wspomagania grawitacji dla statku kosmicznego w celu uratowania astronauty, który utknął na Marsie. W przeciwieństwie do tego, co pokazano na filmie, nie trzeba być fizycznie obecnym w szafach, aby wykonać obliczenia; przesyłać zadania, które użytkownik może połączyć ze zdalnej lokalizacji przez ssh , używając SecurID .