IT4I HPC prostředky pro řešení obrovských inženýrských úloh

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "IT4I HPC prostředky pro řešení obrovských inženýrských úloh"

Jiřina Kopecká
před 7 lety
Počet zobrazení:

IT4I HPC prostředky pro řešení obrovských inženýrských úloh www.it4i.

1 IT4I HPC prostředky pro řešení obrovských inženýrských úloh David Horák Lubomír Říha Marta Jarošová Tomáš Karásek Tomáš Kozubek Vít Vondrák Václav Hapla

2 V.Láska, V.Hruška, Praha, 1927: Teorie a prakse numerického počtu industry.it4i.cz

3 Pomůcky počtářské industry.it4i.cz

4 1

5 Anselm Mobilní superpočítač výkon mobilních počítačů

6 Anselm Dieselový generátor industry.it4i.cz 4 chladící věže Chladící infrastruktura Servisní kontejner MOBULL kontejner

7 Anselm kdysi Rozvoj průmyslu ve velkém měřítku na Ostravsku 1835 vzniká hloubením jámy později nazvané Strojní uprostřed důlního pole Ferdinandovo štěstí 1843 přejmenován na Důl Anselm 1847 prvním v revíru, kde byl v roce 1847 použit parní stroj industry.it4i.cz Technické parametry těžilo se zde 157 let hloubka 621,5 metrů

Anselm dnes uvnitř První superpočítač prvního superpočítačového centra v ČR IT4I 94 000 000 000 000 = 94x10 12 výpočtů za sekundu = FLOPS 207 extrémně výkonných počítačů 1000+ domácích počítačů

8 Anselm dnes uvnitř První superpočítač prvního superpočítačového centra v ČR IT4I = 94x10 12 výpočtů za sekundu = FLOPS 207 extrémně výkonných počítačů domácích počítačů rychlá komunikace mezi jednotlivými počítači 4000x rychlejší než průměrné připojení k internetu nové technologie a architektury v HPC Výpočetní akcelerátory Intel Xeon Phi Grafické akcelerátory Nvidia Tesla K20 Spuštění květen 2013 Životnost 4-5 let industry.it4i.cz

Anselm dnes uvnitř industry.it4i.cz www.it4i.cz 180 x 307.2 GFLOPS 55296 GFLOPS 27 x 294.

9 Anselm dnes uvnitř industry.it4i.cz x GFLOPS GFLOPS 27 x GFLOPS 7948 GFLOPS 43 GFLOPS 23 x 1170 GFLOPS GFLOPS 4 x 1010 GFLOPS 4040 GFLOPS GFLOPS GFLOP = Giga FLOP = 10 9 = výpočtů za sekundu

10 Anselm dnes uvnitř industry.it4i.cz

11 2

12 8 ks (700/900MHz,512MB RAM, 8x870Kč) + 1 ks 280 Kč + 1 ks + 2 ks + 8 ks Kč 2x45 Kč 8x170 Kč + cca 1 týden intenzivní práce D. & M. Horáka & L. Říhy = 8 ks 8x80 Kč

13 Given the challenge of illustrating parallel computing to secondary school students here is an account by Ben Eagan, a computational scientist at ICHEC and a recent graduate of the EPCC MSc. in High Performance Computing, where he designed and developed both the hardware and software for a "mini" cluster centred around the Raspberry Pi. In October 2012 Ben was assigned to build a Raspberry Pi cluster as apart of the outreach programme within ICHEC at the Galway 091 Labs Makerspace. Several of his classmates had been planning to build a Raspberry Pi cluster of their own as a Dissertation project, but demand was so high they were forced to plan something else. The cluster was built following instructions made available by Prof. Simon Cox at the University of Southampton, who built a supercomputer from 64 Raspberry Pis running the Debian based Raspbian Wheezy operating systems, with parallel jobs being executed using the Message Passing Interface (mpich2).

14 PERMONÍCI jsou obecně mýtické bytosti vyskytující se zejména v dolech a důlních štolách, tedy zejména v podzemí. V bájích, pohádkách a mýtech se jedná o zvláštní podzemní skřítky, kteří normálním horníkům snad někdy pomáhají a někdy prý i úmyslně škodí - pověsti tohoto typu se vyskytují v mnoha oblastech světa, v tomto smyslu se jedná pravděpodobně o jeden ze základních lidských kulturních archetypů. Označení pochází z německého výrazu Bergmann (muž z hory) a je tedy vytvořeno obdobně jako vasrman (Wassermann - vodník) nebo fajérman (Feuermann - ohnivý muž). [Wikipedie]

19 3

Salomon - Ostravská šachta + bankéř Salomon Mayer Rotschild - teoretický výkon 2,5 PFLOPS, dodavatel SGI, dodání červenec 2015-1008 výpočetních uzlů, 24192 jader, 864 akcelerátorů - 24192 jader Intel

20 Salomon - Ostravská šachta + bankéř Salomon Mayer Rotschild - teoretický výkon 2,5 PFLOPS, dodavatel SGI, dodání červenec výpočetních uzlů, jader, 864 akcelerátorů jader Intel Xeon (Haswell-EP, 24 jader, 2,5GHz, 128GB RAM) jader akceleračních koprocesorů Intel Xeon Phi 7120P (MIC, 61 jader, 16 GB) GB operační paměti - Infiniband FDR 56Gb/s, topolgie 7D Enhanced Hypercube - 2 PB úložiště - Příkon 732kVA, hmotnost 30 t - Cena Kč

21 Test na motorové brzdě 300 kw Linpack test 1,045 PFlops Linpack test 1 GFlops

lineárních rovnic o n neznámých LU rozkladem s částečnou pivotizací

22 LINPACK benchmark J. Dongarry: Měření výkonu počítačů ww.top500.org Pomocí HPL (High Performance Linpack) Jedná se o řešení soustavy n lineárních rovnic o n neznámých LU rozkladem s částečnou pivotizací mající výpočetní náročnost 2/3n 3 +2n 2 Ax = b Û ( LU)x = b Û L( Ux) = b Ly = b Ux = y

23 Basic Linear Algebra Subprograms BLAS Standardizace nejčastěji používaných operací v lineární algebře, tj. operací s vektory a maticemi Poprvé zmíněno Lawsonem, Hansonem, Kincaidem a Kroghem v roce Dnes existuje celá řada knihoven implementující velmi efektivně BLAS: ACML - AMD Core Math Library, ATLAS - Automatically Tuned Linear Algebra Software cublas BLAS pro NVIDIA GPU karty, Intel MKL - Intel Math Kernel Library, Netlib BLAS. Standardizace názvů subroutin: Dle datových typů S... Single precision D... Double precision C... Komplexní čísla Dle typů matic: GE GEneral obecné matice GB General Banded obecná pásová matice SY Symmetric symetrická matice TR Triangular trojúhelníková matice Příklad: DGEMM = Double precision, GEneral matrix, Matrix-Matrix operation C := αab + βc asymptotickou náročností f(n)=n 3 +3n 2, tj. O(n 3 )

24 Silná paralelní škálovatelnost: čas potřebný pro řešení úlohy na N procesorech je T(N) = T(1)/N

25 Superpočítače ve světě Tianhe-2 55 PFLOPS 16,000 počítačů 2x Intel procesor 8 jader 3x Intel Xeon Phi akcelerátor 384,000 procesorových jader 48,000 akcelerátorů Titan 27 PFLOPS 18,688 počítačů 1x AMD procesor 16 jader 1x Tesla K20 grafický akcelerátor 299,008 procesorových jader 18,688 akcelerátorů PFLOP = Peta FLOP = = výpočtů za sekundu ~80 x větší než Anselm

26 PRACE Partnership for Advanced Computing in Europe Tier- 0 Tier-1 Tier-2 Sixth production system available by January 2013: 1 Petaflop/s IBM (MareNostrum) at BSC. Upgrade: 5.9 Petaflop/s IBM Blue Gene/Q (JUQUEEN) First production system available: 1 Petaflop/s IBM BlueGene/P (JUGENE) at GCS (Gauss Centre for Supercomputing) partner FZJ (Forschungszentrum Jülich) Fifth production system available by August 2011: 2.1 Petaflop/s IIBM BG/Q (FERMI) at CINEC. Second production system available: Bull Bullx CURIE at GENCI partner CEA. Full capacity of 1.7 Petaflop/s reached by late Fourth production system available by mid 2012: 3.2 Petaflop/s IBM (SuperMUC) at GCS partner LRZ (Leibniz-Rechenzentrum). Third production system available by the end of 2011: 1 Petaflop/s Cray (HERMIT) at GCS partner HLRS (High Performance Computing Center Stuttgart).

27 Výzkum na IT4Innovations

28 Škálovatelné algoritmy založené na metodách rozložení oblasti F Ku = f výpočet. nároč. sekvenčních alg. je úměrná počtu neznámých na třetío(n 3 ) výpočet. nároč. paralelních alg. je přímo úměrná počtu neznámých O(N) F Ku = f na Bu = c F Ku = f na Bu c kontaktní úloha Čas řešení log (s) ,1 1 0,01 0,001 0,0001 0, , , Počet neznámých Gaussova metoda Rozložení oblasti

29 Aplikace superpočítačů Důlní výztuž

30 Mechanika industry.it4i.cz

31 Aerodynamika industry.it4i.cz

32 Lamborghini Aventador ~30 dní na domácím PC

33 Lampa industry.it4i.cz

34 Boeing 787 Dreamliner

35 Boeing 787 Dreamliner industry.it4i.cz

36 Znečištění ovzduší

37 Povodně (Stonavka Olše)

38 Hezké obrázky industry.it4i.cz

39 industry.it4i.cz

Podobné dokumenty

Od lineárních rovnic k extrémním superpočítačovým úlohám. Vít Vondrák

Od lineárních rovnic k extrémním superpočítačovým úlohám Vít Vondrák Od lineárních rovnic k extrémním superpočítačovým úlohám Vít Vondrák + David Horák a jeho Permoník Osnova přednášky Zobrazování čísel