Инженерная производительность и...

0 Copyright 2012 FUJITSU

Инженерная производительность

и суперкомпьютеры

Fujitsu

Павел Борох Fujitsu Technology Solutions

Fujitsu IT Future, сентябрь 2012

1 Copyright 2012 FUJITSU

HPC …

Потрясающий спектр приложений

2 Copyright 2012 FUJITSU

Потрясающий спектр приложений

От базового дизайна и оптимизации до сложных моделей и

симуляций

3 Copyright 2012 FUJITSU

Сегментация рынка HPC

Университеты и

академия

Государственные

лаборатории

Био-исследования CAE

Оборонный

сектор

Анализ

данных

Цифровой

контент

Гео-науки

Погода

12.0 11.9

18.9

9.6

7.0

6.3

6.0

4.2

Экономика, финансы Химические разработки

Проектирование

механизмов

17.6

Прочее

3 2

Source: IDC, April 2012

%

2011, доля доходов

4 Copyright 2012 FUJITSU

Анализ преимуществ HPC

Ключевые преимущества HPC

Высокоточные симуляции

позволяют отбросить

неудачные разработки до

стадии прототипирования

Открывает неожиданные

аспекты разработки

продукции, которые незаметны

без HPC

Способствует инновациям и

производительности

Значительно снижает затраты

на создание и тестиррование

Создает предпосылки для

успешной конкуренции на

глобальных рынках

Ключевые проблемы

Ускорить выход на рынок

инновационных

высококачественных продуктов

Сократить фазу дизайна и

минимизировать затраты и

время для тестирования

физических прототипов

Решения

Внедрение мощных HPC-

инфраструктур для

моделирования

Исследования и тестирование

моделей c помощью HPC перед

тестированием физического

прототипа

Source: Analysis of Case Studies published by the Council of Competitiveness

5 Copyright 2012 FUJITSU

Высокопроизводительные

вычисления и Fujitsu

6 Copyright 2012 FUJITSU

Japan’s First

Vector (Array)

Supercomputer(1977)

No.1 in Top500

(Nov. 1993)

Gordon Bell Prize

(1994, 95, 96)

F230-75APU

VPP5000

VPP300/700

AP3000

VPP500

AP1000

VP Series

NWT* Developed with NAL

World’s Fastest

Vector Processor (1999)

PRIMEPOWER HPC2500

World’s Most

Scalable

Supercomputer

(2003)

Japan’s Largest

Cluster in Top500

(July 2004)

Most Efficient Performance in Top500 (Nov. 2008)

PRIMERGY BX900 Cluster node

HX600 Cluster node

PRIMEQUEST

FX1

SPARC Enterprise

PRIMERGY RX200 Cluster node

*NWT: Numerical Wind Tunnel

ⒸJAXA

K computer

FX10 Trans-Exascale

Exascale

No.1 in Top500

(June and Nov., 2011)

PRIMERGY CX400

Next x86 generation

Fujitsu разрабатывает передовые суперкомпьютеры

с 1977 года!

PRIMERGY в HPC уже 10 лет!

Серверы Fujitsu для HPC - история

8 Copyright 2012 FUJITSU

Fujitsu PRIMEHPC FX10

Node Theoretical

computational

performance

236.5GFLOPS

Processor SPARC64™ IXfx

(1.848GHz, 16 cores)

x 1

Memory capacity 32GB, 64GB

Memory bandwidth 85GB/s

Inter-node transfer

rate

5GB/s × 2

(bidirectional) / link

System No. racks 4 ～ 1,024

Nodes 384 ～ 98,304

Theoretical

computational

performance

90.8 ～

23,248TFLOPS

Total memory 12 ～ 6,291TB

Interconnect “Tofu” Interconnect

Cooling Method Direct water cooling +

air cooling

(Optional: Exhaust

cooling unit)

Новый уровень суперкомпьютеров – с ноября 2011

SPARC64™ VIII / IX fx RAS coverage ranges

Hardware-based error

detection + possible self-

recovery range

Hardware-based error

detection range

Range in which errors

do not affect actual

operation

9 Copyright 2012 FUJITSU

Подход Fujitsu к рынку HPC

Fujitsu предлагает HPC-платформы для каждого сегмента

Workgroup

Supercomputer

Divisional

Departmental

Work Group

HPC решения

PRIMERGY

FX 10 Petascale

Supercomputer

Power Workstation

НОВИНКА

11 Copyright 2012 FUJITSU

Высокопроизводительные

вычисления с Fujitsu

HPC на основе PRIMERGY x86

12 Copyright 2012 FUJITSU

Элементы экосистемы PRIMERGY HPC

Серверы PRIMERGY

PCM

Edition

Cluster Operation Партнерства с

разработчиками и

исследователями

Open Petascale Libraries Network

PreDiCT Initiative

Консалтинг и интеграционные услуги

Sizing,

design

Proof of

concept

Integration into

customer environment

Готовые решения

Certified system

and production

environment

Complete assembly,

pre-installation and

quality assurance

Ready to

operate

delivery

СХД Eternus

13 Copyright 2012 FUJITSU

Потенциал роста для….

Scalability,

density &

energy costs

RX200

Scalability,

density &

availability

BX900

capacity

capability

Гибкость – для любых запросов НОВИНКА: PRIMERGY CX400

• Массивное масштабирование сверхплотными серверами

• Поддержка GPU-сопроцессоров для HPC

Новейшее поколение процессоров Intel® Xeon® серии E5

Наивысшая производительность памяти и высокая надежность

Infiniband Плотность на уровне передовых блейд-серверов Лидирующие решения ввода-вывода

CX400 BX400

NEW

14 Copyright 2012 FUJITSU

Рост производительности PRIMERGY

Новые возможности платформы

Romley / Sandy Bridge для HPC

До 2X FLOPS для HPC-нагрузок с Intel®

Advanced Vector Extensions (AVE)

Новые команды для улучшенной

векторизации

Увеличен размер регистров SSE FP

До 4 каналов DDR3 1600

До 120% прирост

производительности от предыдущего

поколения…

До 70% прирост в целом

До 120% в HPC - сценариях

… больше нагрузок на той же

системе

PRIMERGY S7/S3 по сравнению с

предыдущим поколением

Source: Intel Двухсокетные системы PRIMERGY справятся с сегодняшними и готовы к

завтрашним задачам

VMmark 2.0

SAP SD

SPECint_rate_

base2006

SPECfp_rate_

base2006

HPC LINPACK

SAP SD Server

Power

SPECpower

+39%

+56%

+70%

+80%

+120%

+43%

+73%

Eff

icie

ncy

Pe

rfo

rma

nce

Уровень предыд.

поколения

Превосходство

16 Copyright 2012 FUJITSU

PRIMERGY CX400 – для HPC

Оптимален для HPC

До 4 узлов (1U) или 2 узлов (2U) на

шасси 2U

2x Intel® Xeon® E5-2600 на узел

16 DIMMs, вплоть до 1600MHz

Избыточные БП гор. замены

До 24x HDD

FDR Infiniband как опция

Опция GPU (узлы 2U)

Поддержка Intel MIC Q1/ 2013 в планах

High Density / Scalability in 2U Chassis

Main usage scenario

Cloud HPC

CX400 комбинирует высокую вычислительную мощность с

высокой плотностью при разумных ценах

17 Copyright 2012 FUJITSU

High Performance Computing

with Fujitsu

Будущие технологии

• Parallelism next

• HPC in the Cloud

18 Copyright 2012 FUJITSU

The Future in High Performance Computing

Intel Xeon Processor

1 core, 2 threads

Intel Xeon E5 Processor

8 cores,16 threads

Towards

Many Core

Architectures

Exascale enforces a deployment of parallelism at each level to

the ultimate possible extent

Node level (distributed memory)

Multi socket (shared memory on nodes)

CPU level (number of cores)

Instruction level (SIMD)

Challenges

Increasing parallelism within the CPU results in demand for higher

memory bandwidth and thus greater complexity of the memory hierarchy

Node parallelism enforce the development and deployment of ultra-high-

speed interconnect

Increasing parallelism towards millions of cores leads to increase in

system errors

Amdahl‘s Law is more alive than ever and demonstrates that even the

smallest portion of serial code dominates (negatively) the overall

performance of a code

A tiny portion of just 1 per mill of sequential code within a parallel

application strictly limits the possible speedup to a factor of 1000

Nvidia

Tesla GPGPU

(M-Series)

Intel

Knights Ferry,

Knights Corner

19 Copyright 2012 FUJITSU

Главное: масштабируемое отказоустойчивое ПО

Open Petascale Libraries

Разработка овых алгоритмов и мат.библиотек, использующих

многоядерные HPC-системы для ускорения работы приложений

Совместный open-source проект с 2010

Открытые результаты для HPC-сообщества

Multi-core CPU Interconnect

Hybrid Programming Model (MPI + Threading)

Open Petascale Libraries Open Petascale Libraries Network

International

Research

Projects

20 Copyright 2012 FUJITSU

HPC in the Cloud

HPC in the Cloud – a different HPC delivery model

Benefits: cost savings (capex vs opex); biz flexibility (resources

when you need them); scale up & down (as much as you need)

Challenges for HPC Cloud have to be overcome:

Security and privacy guarantees (to protect corporate assets like software,

data, and personal information)

Performance degradation: data transfer, virtualization, sub-optimal h/w

ROI is often not clear: in-house HPC versus Cloud HPC

Learning curve may take time and money

Mental challenge: loosing control: hardware, software, data => TRUST

Fujitsu Technical Computing Cloud in Aug 2011 in Japan;

early users are running test and production jobs

21 Copyright 2012 FUJITSU

Fujitsu Technical Computing Cloud

Started in August 2011 with 3 services for technical computing

in manufacturing: Analytical Platform Service, which provides a platform for conducting

analytical simulations;

Analytical Applications Service, which provides analytical applications;

and

Analytical Help Desk, which provides support for setting up and running

analytical simulations.

Use Case: Nikon Corporation, a manufacturer of precision

optical equipment: First, using the Analytical Platform Service to cope with the electricity

supply shortages in Japan in 2011

Then, running analytical simulations for designing and developing optical

equipment such as cameras, photolithography machines, and measuring

instruments.

22 Copyright 2012 FUJITSU

В заключение…

: 35 лет лидерства в HPC

..с K computer, PRIMEHPC FX10, и серверами PRIMERGY

Уровень «petascale HPC» сегодня, готовность к «exascale» завтра

Fujitsu предоставляет HPC-решения для различных масштабов задач и обеспечивает внедрение и успешное применение HPC в науке и промышленности

23 Copyright 2012 FUJITSU