Datos detallados de la supercomputadora Tianhe-2
En el ranking de los 500 mejores superordenadores anunciado en octubre de 2011, el Tianhe-2 de China ganó el campeonato por cuarta vez consecutiva, casi el doble de rápido que el titán estadounidense que ocupa el segundo lugar. En mayo de 2015, se realizó con éxito en Tianhe-2 una simulación numérica cosmológica de N-cuerpos de 3 billones de partículas de neutrinos y materia oscura, revelando el largo proceso de evolución de BIGBANG desde 16 millones de años hasta el presente. Al mismo tiempo, esta es también la simulación numérica de n cuerpos con la mayor cantidad de partículas en el mundo hasta ahora; 165438 + El 16 de octubre se anunció en los Estados Unidos la lista de las 500 mejores supercomputadoras del mundo. -2" continuó a 3,386 billones de veces por segundo. Supercomputadora por sexta vez consecutiva. El 20 de junio de 2016, se anunció la nueva lista de las 500 mejores supercomputadoras del mundo. "Sunway TaihuLight", un fabricante de chips independiente chino, reemplazó a "Tianhe-2" y encabezó la lista. 2018 165438 + El 12 de octubre, se publicó en Dallas, EE. UU., la nueva lista de las 500 mejores supercomputadoras del mundo. La supercomputadora china "Tianhe-2" ocupó el cuarto lugar.
Introducción básica Nombre chino: Tianhe-2, TH-2 mbth: Tianhe-2, Milkyway-2 Atributos: País de desarrollo de supercomputación: China Institución de desarrollo: Universidad Nacional de Tecnología de Defensa de China Fecha de publicación: 2065 438+ 2003 Clasificación mundial en mayo: cuarto (a partir de 2065 438+08 165 438+13 de octubre) Ubicación: Centro de Supercomputación de Guangzhou de la Universidad Sun Yat-sen Usuario: Centro de Supercomputación de Guangzhou. Estructura de composición, parámetros técnicos, modelo, procesador, computadora frontal, almacenamiento, host, conexión, sistema operativo, consumo de energía, características principales, rendimiento principal, campos de aplicación, historial de investigación, perspectivas, honores, ranking primero, segundo, tercero, cuarto, quinto, sexto dieron paso al poder divino, segundo, cuarto. Tianhe-2 consta de 65.438+06.000 nodos, cada nodo tiene 2 procesadores basados en Ivy Bridge-E Xeon E5 2692 y 3 Xeon phi, un total de 32.000 procesadores Ivy Bridge y 48.000 Xeon phi, con un total de 365.438+020.000 núcleos informáticos. . Cada Xeon Phi usa 57 núcleos en lugar de los 61, porque usar 61 causará problemas en la coordinación de los ciclos informáticos, y usar 57 núcleos puede acelerar 4 subprocesos de ejecución, y el volumen de cálculo de cada subproceso en un solo ciclo puede alcanzar 4Gflops. Un Xeon Phi funcionando a 1,1 GHz puede producir 65438. Si considera la CPU, 2 Ivy Bridge * 0,2112 TFlop/s + 3 Xeon Phi * 1,003 TFlop/s = 3,431 Tflops, un solo nodo de 2 Ivy Bridge + 9 Xeon Phi puede tener 3,4365438+. Cada nodo de cómputo tiene 256 GB de memoria principal y cada Xeon Phi tiene 8 GB de memoria integrada, por lo que cada nodo * * * tiene 88 GB de memoria y un total de 16 000 nodos * * tiene 1,404 PB de memoria y la capacidad de la memoria externa es hasta 12,4 PB, Tianhe 2 No. Cada placa base tiene 2 nodos informáticos. La placa base de cada nodo informático se divide en dos partes, una es la CPU y la otra es la APU. La CPU tiene 4 núcleos Ivy Bridge, memoria y un coprocesador Xeon Phi, mientras que la placa base de la APU viene con 5 coprocesadores Xeon Phi. Hay 5 puertos de conexión insertados horizontalmente entre la CPU y la APU, conectados a través del PCI-E 2.0 integrado de Ivy Bridge. Aunque Ivy Bridge tiene una interfaz PCI Express 3.0 incorporada, Xeon Phi solo admite 2.0 y el ancho de banda de un solo canal es de 10 Gbps. El procesador frontal del nodo informático es el procesador 4096 FT-1500. El procesador FT-1500 fue desarrollado por la Universidad Nacional de Tecnología de Defensa para Tianhe 1. Se puede decir que es la mayor ganancia del proyecto Tianhe 1. Es un procesador de arquitectura Sparc V9 con 16 núcleos y una frecuencia de funcionamiento de 65430 en condiciones de proceso de 40 nm. El rendimiento máximo es de 144 Gflops/s y el consumo de energía es de 65 W. Pero en comparación con Ivy Bridge que utiliza un rendimiento Intel de 22 nm, 12 núcleos, 2,2 GHz y 211 gflops/s, todavía existe una brecha significativa. La interconexión de Tianhe-2 utiliza la Internet interna Express-2 desarrollada de forma independiente, con 13 conmutadores y cada conmutador tiene 576 puertos de conexión. El medio de conexión es híbrido óptico y eléctrico. El controlador específico es un circuito integrado ASIC específico de la aplicación llamado NRC, que utiliza un proceso de 90 nm, tiene un tamaño de paquete de 17,16 x 17,16 mm y 2577 pines. El rendimiento de un único NRC es de 2,56 Tbps. En el lado del terminal, la interfaz de red también utiliza una NIC con una estructura similar, pero la escala es ligeramente más pequeña, 10,76 x 10,76 mm, 675 pines.
Usando la conexión PCIE 2.0, la velocidad de transmisión es de 6,36 GB/s y el retraso también es de 12.000 nodos. Sólo $85. En términos de potencia informática, el rendimiento teórico de la prueba LINPACK es de 49,19 Pflops, el rendimiento real de la prueba es de 30,65 Pflops y la eficiencia es del 62,3%. Esto no es muy eficiente y tiene un gran potencial de optimización. Por supuesto, también puede estar limitado por un ancho de banda insuficiente. Xeon Phi solo admite PCI Express 2.0. La prueba anterior utilizó 14.336 nodos de 16.000 nodos, utilizando el 90% de la escala, lo que básicamente representa el rendimiento general de Tianhe-2. El consumo de energía total de los componentes de rendimiento de Tianhe-2 (procesador, memoria, interconexión) es de 17,6 MW y la potencia informática total es de 30,65 pflops. Por lo tanto, el rendimiento calculado por vatio es de 1,935 gflops. Esta relación rendimiento/consumo de energía se encuentra en supercomputación. Se puede clasificar entre los cinco primeros en el TOP500 y la relación rendimiento general/consumo de energía es excelente. El consumo de energía total del sistema es de 17,6 MW. Este consumo de energía no incluye sistemas de refrigeración como la refrigeración por agua. Si se considera que el consumo total de energía es de hasta 24 MW, el Centro Nacional de Supercomputación de Guangzhou utilizará el sistema de suministro de agua urbano para construir un sistema de enfriamiento con alta eficiencia de enfriamiento, que puede proporcionar una capacidad de enfriamiento del sistema de 80 KW. El sistema de supercomputadora Tianhe-2 consta de 170 gabinetes, incluidos 125 gabinetes de computadora, 8 gabinetes de servicio, 13 gabinetes de comunicación y 24 gabinetes de almacenamiento. Cubre un área de 720 metros cuadrados y tiene una capacidad de memoria total de 1.400 terabytes. 12400 terabytes, funcionamiento máximo. El tiempo de funcionamiento de Tianhe-2 es de una hora, lo que equivale a 130 millones de personas utilizando calculadoras al mismo tiempo durante mil años. Su capacidad de almacenamiento total equivale a almacenar 60 mil millones de libros, cada uno con 654,38+0 millones de palabras. En comparación con la supercomputadora estadounidense "Titán", que anteriormente ocupaba el puesto número uno en el mundo, la velocidad de computación de Tianhe-2 se duplica, su densidad de computación aumenta 2,5 veces y su índice de eficiencia energética es equivalente. En comparación con Tianhe One, que fue desarrollado anteriormente por la escuela, los dos ocupan la misma área. El rendimiento informático y la densidad informática de Tianhe-2 han aumentado más de 10 veces y el índice de eficiencia energética ha aumentado 2 veces. El consumo de energía para realizar la misma tarea informática es solo un tercio del del Tianhe-1. Parámetros técnicos modelo Tianhe-2 modelo TH-IVB-FEP La conexión del rack principal de almacenamiento frontal adopta tecnología de transmisión híbrida fotoeléctrica, utilizando auto- Realicé la conexión de red de topología troncal TH Express-2. 13 grandes enrutadores están interconectados con cada nodo operativo a través de 576 puertos de conexión utilizando medios de transmisión ópticos y eléctricos. El controlador se llama NRC, el rendimiento de datos de un solo controlador es de 2,56 Tbps, la interfaz de red del terminal utiliza una conexión de interfaz PCI-E 2.0, la velocidad de transferencia de datos es de 6,36 GB/s, el sistema operativo es el sistema operativo Kirin, basado en Slurm (utilidad simple de Linux para la gestión de recursos) gestión global de recursos. Ubuntu Linux. Ubuntu OpenStack se ejecuta en 256 nodos de alto rendimiento y crecerá a más de 6.400 nodos en los próximos meses. Tanto OpenStack como la herramienta de compilación de Ubuntu, Juju, se ejecutarán en Tianhe-2, lo que permitirá a los socios y organizaciones de alianza de la Universidad Nacional de Tecnología de Defensa implementar y gestionar rápidamente entornos de nube de alto rendimiento. ) Consumo de energía Toda la máquina consume 17.808 kilovatios. Una vez instalado el sistema de refrigeración por agua, el consumo de energía alcanzará los 24 MW independientemente de si el sistema de refrigeración por agua está instalado o no. Actualmente, el consumo de energía de Tianhe-2, el mayor entre los TOP500, alcanza los 654,38 mil millones de yuanes por año. Según los datos publicados en junio de 2007, el rendimiento por vatio es de 654,38+0,901 gflops, que sigue siendo inferior a los 2,143GFLOPS de Titan y a los 2,654,38+0,77 gflops de IBM Sequoia. Características principales Tianhe-2 es la segunda supercomputadora más rápida del mundo en la actualidad y su tecnología integral se encuentra a nivel internacional. Tiene cinco características principales: en primer lugar, el alto rendimiento, la velocidad máxima y la velocidad sostenida establecen nuevos récords mundiales; en segundo lugar, el bajo consumo de energía, con una relación de eficiencia energética de 1,9 mil millones de veces por vatio, alcanzando el tercer nivel avanzado del mundo, amplia aplicación; , centrándose en los cálculos de ingeniería científica, teniendo en cuenta la computación en la nube, cuarto, es fácil de usar, desarrolla de manera innovadora una arquitectura de fusión heterogénea y mejora la compatibilidad y programabilidad del software; Rendimiento principal En junio de 2013, Tianhe-2 superó a la supercomputadora Titan (Rpeak 27, 112,5 tflops), con una velocidad máxima de 54.902,4 TFLOPS por segundo y una velocidad sostenida de 33.862,7 tflops. Este resultado se envió a TOP500 el 17 de junio de 2065438. De hecho, en la prueba de ejecución anterior, solo se utilizó el 90% de los 16.000 nodos, es decir, 14.336 nodos, y la velocidad de ejecución de LINPACK alcanzó un nivel de rendimiento de 30,65 PFLOPS, superando el 74% del Titán anterior. La organización internacional TOP500 anunció la última lista de las 500 mejores supercomputadoras del mundo en octubre de 20116.438+08. "Tianhe-2" alcanzó la cima casi dos veces más rápido que el titán estadounidense que ocupa el segundo lugar. También en junio de 2013, Tianhe-2 ocupó el sexto lugar en Graph500 con una puntuación de 2061 gteps. Graph500 es una clasificación de rendimiento de supercomputadoras para informática intensiva en datos. El primero de esta lista es IBM Sequoia, con una puntuación de 15.363 GTEPS.
La capacidad total de almacenamiento de Tianhe-2 equivale a 60 mil millones de libros, cada uno con más de 65.438 millones de palabras. Suponiendo que todos realicen cálculos una vez por segundo, "Tianhe-2" funciona durante una hora, lo que equivale a que 65.438+0.300 millones de personas utilicen calculadoras para calcular al mismo tiempo durante 654,38+0000 años. Campos de aplicación Tianhe-2 se ha utilizado en biomedicina, nuevos materiales, diseño de ingeniería y análisis de simulación, pronóstico del tiempo, ciudades inteligentes, comercio electrónico, computación en la nube y big data, medios digitales, diseño de animación y otros campos, y será ampliamente utilizado. en grandes ciencias, grandes proyectos, tecnología de la información y otros campos, brindando un importante apoyo para la transformación y mejora económica y social. Tianhe-2 ha demostrado gradualmente su talento en una serie de importantes proyectos científicos relacionados con la economía nacional y el sustento de las personas, como ciencias de la vida, ciencias de los materiales, ciencias atmosféricas, geofísica, astronomía, economía, ensamblaje del genoma a gran escala y secuenciación de genes. , control de la contaminación, etc. Además, el Centro Nacional de Supercomputación de Guangzhou promueve activamente los intercambios y la cooperación internacionales, utilizando Tianhe-2 para proporcionar servicios informáticos de alto rendimiento a instituciones de investigación extranjeras. Se informa que en los últimos años el Ministerio de Ciencia y Tecnología ha aumentado continuamente la inversión en investigación y desarrollo de software de aplicaciones de supercomputación. Desde el "Duodécimo Plan Quinquenal", la inversión relacionada con I+D ha superado los 200 millones de yuanes. Se espera que la inversión siga aumentando durante el período del 13.º Plan Quinquenal. Según el proyecto especial "CPU multinúcleo de alto rendimiento para informática científica a gran escala", en 2011, mi país utilizará la CPU FT-1500 para construir su propia computadora petaflop: "Tianhe-2". Con la ayuda de la "magia computacional" de Tianhe-2, el gran avión de pasajeros nacional C919 llevó a cabo cálculos aerodinámicos de alta precisión del campo de flujo externo; el Instituto de Farmacología de Shanghai y la Academia de Ciencias de China llevaron a cabo la evaluación de la afinidad vinculante; 750.000 compuestos de moléculas pequeñas y completó la identificación de más de 600 fármacos Evaluación de actividad in vitro e in vivo. Tianhe-2 se adapta al sistema de gestión de datos del gobierno electrónico y al sistema de almacenamiento en disco en la nube de Guangzhou, creando una plataforma de transporte eficiente y confiable para la construcción de ciudades inteligentes... Historia de la investigación En 2009, la primera computadora petaflop de mi país, Tianhe-1, se desarrolló con éxito y se desarrolló el sistema operativo Galaxy Kirin apoyado en "alta base nuclear", que ocupó el quinto lugar entre las 500 mejores supercomputadoras internacionales y el primero en Asia, convirtiendo a nuestro país en el número uno del mundo después de Estados Unidos. En 2010, la primera supercomputadora petaflop de mi país, Tianhe-1, alguna vez ocupó el primer lugar entre las 500 supercomputadoras más importantes del mundo, pero fue superada por la supercomputadora japonesa "Kyo" recientemente desarrollada en 2011. En 2012, el Titán estadounidense había superado al Beijing japonés. "Tianhe-2" fue desarrollado por 280 personas durante dos años y costó aproximadamente 654,38 mil millones de dólares. El costo de I+D es de aproximadamente 100 millones de dólares, financiado conjuntamente por el Ministerio de Ciencia y Tecnología, la gente de la provincia de Guangdong y la gente de la ciudad de Guangzhou. Se pondrá en funcionamiento en el Centro de Supercomputación de Guangzhou en el segundo semestre de 2013, y su sistema piloto ya ha comenzado a brindar servicios a usuarios en biomedicina, nuevos materiales y otros campos. Desde 2010 165438 + 14 de octubre, Tianhe-1 ocupó el primer lugar en el mundo. En junio de 2013, Tianhe-2 una vez más encabezó la lista de supercomputación del mundo. Desde Tianhe-1 hasta Tianhe-2, hubo 470 millones de veces, desde supercomputación hasta 10,000. mil millones de veces (654,9 mil millones de veces). Actualmente, la supercomputadora Tianhe-2 se ha puesto oficialmente en funcionamiento en el Centro Nacional de Supercomputación de Guangzhou y proporciona más de 300 cálculos de aplicaciones típicas para más de 120 usuarios. Al mismo tiempo, se ha capacitado a un grupo de talentos técnicos en supercomputación para los usuarios. En mayo de 2015, un equipo de simulación numérica de neutrinos cósmicos compuesto conjuntamente por la Universidad Normal de Beijing, la Universidad Nacional de Tecnología de Defensa, el Instituto Canadiense de Astrofísica Teórica, la Universidad de Pekín y el Instituto de Física de Altas Energías de la Academia de Ciencias de China, después de una serie de avances tecnológicos, completó con éxito el experimento "Tianhe" No. 2" realizó con éxito una simulación numérica cosmológica de neutrinos y materia oscura con un número de 3 billones de partículas, revelando que aproximadamente 137,2065 438 + 160.000 años después del Big Bang. El 11 de enero de 2008, se supo que Wu Junjie de la Universidad Nacional de Tecnología de Defensa cooperó con Jin Xianmin de la Universidad Jiao Tong de Shanghai y tomó la iniciativa en el lanzamiento de una investigación sobre los estándares de hegemonía en el mundo, lo que se llama hegemonía cuántica. El objetivo a largo plazo es formar un sistema industrial e de investigación y desarrollo independiente para chips de uso general de alta gama y productos de software básicos en China para 2020. La investigación, el desarrollo y la industrialización de plataformas de software integradas para teléfonos inteligentes y plataformas de operación de redes de comunicaciones móviles 3G, así como el "desarrollo e industrialización de plataformas de software integradas para teléfonos inteligentes", "sistemas operativos de red para nuevos modelos de aplicaciones de red" y otros temas. están organizados por la "Base nuclear de alta tecnología" está especialmente organizado y ha logrado grandes avances. En 2010, Tianhe-1, desarrollado por la Universidad Nacional de Tecnología de Defensa de China, ocupó el primer lugar en la lista número 36 de los 500 mejores en supercomputación, el segundo en 20112 y el quinto en 2012, por lo que Tianhe-2 volvió al podio. En 2013, la Conferencia Mundial de Tecnología de Supercomputadoras de 2013 celebrada en Leipzig, Alemania, fue responsable de investigar las 500 principales organizaciones de supercomputadoras del mundo y anunció la lista más reciente de las 500 mejores supercomputadoras del mundo. En esta conferencia, el Ministerio de Ciencia y Tecnología de China. y la Ciencia y Tecnología de Defensa Nacional de China. La supercomputadora a gran escala llamada Tianhe-2 (también conocida como Galaxy-2) desarrollada conjuntamente por la universidad se ha convertido en la supercomputadora más rápida del mundo con una velocidad de 3,386 billones de operaciones de punto flotante por segundo. . Tres campeonatos consecutivos En junio de 2014, la supercomputadora Tianhe-2, desarrollada por la Universidad Nacional de Tecnología de Defensa y ubicada en el Centro Nacional de Supercomputación de Guangzhou, encabezó una vez más la lista de las 500 mejores supercomputadoras del mundo el día 23, ganando el "mundo" tres campeonatos consecutivos." La supercomputadora Tianhe-2 es un importante proyecto nacional de ciencia y tecnología emprendido por el programa nacional "863" y la Universidad Nacional de Tecnología de Defensa. Cuatro campeonatos consecutivos: 2004-20111.
En la Conferencia Mundial de Supercomputadoras en Nueva Orleans, EE. UU., Tianhe-2 ocupó el primer lugar en el mundo en la primera lista de pruebas de alto rendimiento de supercomputadoras publicada oficialmente por la organización internacional TOP500. Anteriormente, en la 44ª edición de la lista de las 500 mejores supercomputadoras del mundo publicada por la organización, Tianhe-2 ocupó el primer lugar con una velocidad de computación máxima de 549 millones de operaciones por segundo y una velocidad de computación continua de 339 millones de operaciones por segundo. Cinco campeonatos consecutivos El 3 de julio de 2015, la organización internacional TOP500 celebró la Conferencia Internacional de Supercomputadoras 2015 en Alemania y publicó la lista más reciente de las 500 mejores supercomputadoras del mundo en la conferencia. El Tianhe-2 de China ganó el campeonato por quinta vez con una velocidad de 3,386 billones de operaciones de punto flotante por segundo, ganando los "cinco campeonatos consecutivos". Seis campeonatos consecutivos 2015 10 El 16 de octubre, se publicó en los Estados Unidos la nueva lista de las 500 mejores supercomputadoras del mundo. La supercomputadora "Tianhe-2" encabezó la lista por sexta vez consecutiva con una velocidad de 3,386 billones de operaciones por segundo. Abran paso a Sunway 2065438+ El 20 de junio de 2006, se anunció la nueva clasificación de las 500 mejores supercomputadoras del mundo. "Sunway TaihuLight", un fabricante de chips independiente chino, reemplazó a "Tianhe 2" en el primer lugar. Por primera vez, China tiene más supercomputadoras en la lista que Estados Unidos. Según la lista publicada por la organización internacional TOP500 ese día, la velocidad de cálculo de coma flotante del "Sunway TaihuLight" es de 930 millones de veces por segundo, lo que no sólo es casi el doble de rápido que el "Tianhe-2", que ocupa el segundo lugar, sino que También tiene una mejora de eficiencia de 3 veces. Más importante aún, a diferencia de Tianhe-2, que utiliza chips Intel, Sunway TaihuLight utiliza chips con derechos de propiedad intelectual independientes de China. 2065438+Noviembre subcampeón en la lista de las 500 nuevas supercomputadoras globales de 2006, "Tianhe-2" todavía ocupa el segundo lugar con una velocidad de 3,386 billones de operaciones de punto flotante por segundo. 2065438+El 19 de junio de 2007, se anunció la lista de las 500 mejores supercomputadoras del mundo. ¿Tianhe-2 ocupó el segundo lugar con una velocidad de 339 millones de operaciones de punto flotante por segundo? 2017 165438+El 13 de octubre se publicó la nueva lista de las 500 mejores supercomputadoras del mundo. Las supercomputadoras chinas "TaihuLight Shenwei" y "Tianhe-2" ganaron el campeonato y el segundo lugar por cuarta vez consecutiva. El número total de supercomputadoras chinas en la lista superó una vez más a los Estados Unidos y obtuvo el primer lugar. Esta vez, el "Taihu Light Shenwei" y el "Tianhe-2" de China vuelven a estar a la cabeza, con velocidades de operación de punto flotante de 930 millones de veces por segundo y 339 millones de veces por segundo, respectivamente. Cuarto lugar 2018 10 El 12 de junio se publicó en Dallas, EE. UU., la nueva lista de las 500 mejores supercomputadoras del mundo. La supercomputadora china "Tianhe-2" ocupó el cuarto lugar. Hay un problema de velocidad primero y eficiencia rezagado. La practicidad y eficiencia de Tianhe-2 son insatisfactorias. Tianhe-2, la 500 supercomputadora más importante del mundo anunciada en junio de 2014, tiene una eficiencia informática del 61,7%, mientras que la IBM nx360M4, que ocupa el primer lugar en eficiencia, tiene una eficiencia del 99,8% y la computadora K de Japón, que ocupa el cuarto lugar en velocidad. ocupa el puesto 18 en eficiencia 93,2%. Falta de procesadores de alto rendimiento 2065438 + El 9 de abril de 2005, el Departamento de Comercio de EE. UU. emitió un informe y decidió rechazar la solicitud de Intel para vender chips Xeon al Centro Nacional de Supercomputación de China en Guangzhou para la actualización del sistema Tianhe-2. En la lista de control de exportaciones se han incluido cuatro centros nacionales de supercomputación, a saber, el Centro de Changsha, el Centro de Guangzhou, el Centro de Tianjin y la Universidad Nacional de Tecnología de Defensa. La evaluación social del Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos considera que la finalización de Tianhe-2 y su reingreso a la lista Fortune 500 "demuestra el firme compromiso de China de lanzar una carrera armamentista en el campo de las supercomputadoras". Actualmente, la República Popular China tiene 66 supercomputadoras entre las 500 principales, sólo superada por Estados Unidos con 252. Jack Dongarra, uno de los principales compiladores de la lista TOP500 y profesor de informática en la Universidad de Tennessee, dijo a la agencia de noticias Xinhua: "Tianhe-2 es un sistema informático muy potente. Si ocupa el primer puesto un año más, No me sorprendería.