Titan — суперкомпьютер компании Cray Inc. установленный в национальной лаборатории Оук-Ридж (сокращенно ORNL, национальная лаборатория Министерства энергетики США, Теннесси) для использования в научных проектах. Является обновлением суперкомпьютера Jaguar, при котором было увеличено количество центральных процессоров и добавлены GPU Nvidia Tesla K20x.^[3][4] Анонсирован в октябре 2011, введен в строй в октябре 2012.^[5][6] Занял 1 строку в ноябре 2012 в рейтинге TOP500 суперкомпьютеров мира по производительности на тесте Linpack. В июле 2013 был смещен на 2ю позицию компьютером Tianhe-2.

Архитектура и устройство

Titan — массово-параллельный суперкомпьютер, построенный на платформе Cray XK7 с гибридной архитектурой: помимо 16-ядерных процессоров AMD 6274 в каждый из 18.688 узлов суперкомпьютерной системы установлен графический процессор общего назначения NVIDIA Tesla K20x (архитектура Kepler). Таким образом общее число ядер компьютера составляет 299008. Компилятор, специально разработанный для Titan-а, автоматически распараллеливает исполнение кода между центральным и графическим процессорами.

Применение

Львиная доля компьютерного времени Titan-а будет отдана под приложения государственной программы Министерства энергетики США под названием «Innovative and Novel Computational Impact on Theory and Experiment program» (INCITE)^[7].

Несмотря на то, что Titan можно использовать для любого проекта, количество заявок превысило имеющееся компьютерное время. Поэтому было решено провести тщательный отбор. В 2009 году Oak Ridge Computing Leadership Facility (OCLF) рассмотрел 50 заявок и сузил список до 6 проектов, которые были выбраны не только из-за важности исследовательских тем, но и из-за способности программного обеспечения проектов как можно полнее использовать возможности гибридной системы.^[8] Программный код этих проектов пришлось изменить так, чтобы он мог исполняться на графических процессорах Titan-а, при этом требовалось оставить возможность исполнения кода на обычных процессорах, чтобы он не был привязан исключительно к Titan-у.^[8]. В течение двух лет исследователи и программисты переписывали свои приложения, чтобы начать его использование с первых же дней введения Titan-а в строй.

Первыми проектами, которые получат доступ к Titan-у являются:

• Процессы сгорания топлива: С помощью приложения S3D исследователи могут смоделировать турбулентное сгорание различных видов и составов топлива. Результаты исследований позволят создавать высокоэффективные, экономичные, оптимальные двигательные системы, почти не загрязняющие окружающую среду.^[8]

• Наука о материалах: С помощью приложения WL-LSMS исследователи смогут находить и создавать новые материалы, исследуя их магнитные свойства при разных температурах на нано-уровне. Результаты исследований позволят создавать новые электродвигатели и электрогенераторы.

• Атомная энергия: С помощью приложения Denovo исследователи смогут моделировать поведение нейтронов в ядерном реакторе. Результаты исследований позволят выяснить, как более эффективно использовать стареющие ядерные реакторы США при сохранении их безопасности. На Titan-е приложение Denovo смоделирует за 13 часов один полный цикл службы стержня ядерного топлива, в то время как на Jaguar-е на это требовалось 60 часов.

• Изменения климата: Программа Community Atmosphere Model-Spectral Element (CAM-SE) симулирует долгосрочные глобальные изменения климата. Результаты вычислений позволят исследователям вычислить качество воздуха в ближайшем будущем, а также влияние его состава на климат. Titan позволяет за один день компьютерного времени сделать прогноз на 1-5 лет вперед, в то время как на Jaguar за один день можно было вычислить прогноз только на 3 месяца.

Примечания