Wydarzenia

CGW'17

Nowa odsłona Prometheusa

Nowa odsłona Prometheusa

Prometheus to obecnie najszybszy polski superkomputer. W najnowszym rankingu TOP500, listy najszybszych superkomputerów na świecie, krakowski superkomputer z mocą 2400 TeraFlops został sklasyfikowany na 39. miejscu.

Prometheus zbudowany przez firmę Hewlett-Packard, według założeń opracowanych przez ACK Cyfronet AGH, jest jedną z największych instalacji tego typu na świecie i jednocześnie pierwszą w Europie opartą o technologię bezpośredniego chłodzenia cieczą. Dzięki tej technologii Prometheus jest jednym z najbardziej energooszczędnych komputerów tej klasy na świecie. Do utrzymania odpowiedniej temperatury cieczy w naszym klimacie wystarczają tańsze w eksploatacji wymienniki ciepła (ang. dry-cooler), zamiast generatorów wody lodowej, konsumujących stosunkowo duże ilości energii elektrycznej. Rozwiązanie takie wpływa nie tylko na niezawodność, ale także pozwala uzyskać wydajność znacznie większą niż dla analogicznej instalacji opartej o klasyczne chłodzenie powietrzem. W praktyce oznacza to, że komputer pobiera znacznie mniej energii elektrycznej – mówi prof. Kazimierz Wiatr, Dyrektor Cyfronetu.Co więcej, chłodzenie cieczą umożliwia ekstremalnie wysoką gęstość instalacji, dzięki czemu ważąca ponad 40 ton część obliczeniowa zajmuje powierzchnię tylko 18 m2 i mieści się zaledwie w 20 szafach. By osiągnąć te same parametry, poprzednik Prometheusa, Zeus, musiałby zajmować aż 160 szaf! – podkreśla Dyrektor Cyfronetu.

Prometheus to pierwszy polski superkomputer, którego front zdobi grafika wyłoniona w konkursie. Od strony sprzętowej składa się z ponad 2200 serwerów platformy HP Apollo 8000. Na potrzeby naukowców dostępnych jest łącznie ponad 53 tysiące rdzeni procesorów Intel Xeon. 144 procesory graficzne Nvidia Tesla K40 XL, o które superkomputer został rozbudowany, dodatkowo zwiększają moc obliczeniową Prometheusa. Całości dopełniają: dwa systemy plików o łącznej pojemności 10 PB i ogromnej szybkości dostępu 180 GB/s, 279 TB pamięci operacyjnej DDR4 oraz superszybka sieć InfiniBandFDR o przepustowości 56 Gbit/s. Prawidłowe funkcjonowanie superkomputera zapewniają ważne elementy infrastruktury technicznej, takie jak system gwarantowanego zasilania elektrycznego z dodatkowym agregatem prądotwórczym oraz nowoczesnymi systemami klimatyzacji technologicznej i gaszenia gazem.

Dla zobrazowania szybkości pracy Prometheusa można powiedzieć, że w celu dorównania jego możliwościom, należałoby wykorzystać moc ponad 50 000 najwyższej klasy komputerów PC w najmocniejszej konfiguracji, dodatkowo połączonych superszybką siecią i zarządzanych specjalnym oprogramowaniem.Co ważne, użytkownicy mają swobodę w określeniu sposobu jego wykorzystania: gridowy, chmurowy i tradycyjny. Warto podkreślić znaczenie chmury obliczeniowej,która wprowadza nowy poziom jakości w prowadzeniu badań naukowych.Użytkownik może w łatwy sposób połączyć się z żądanym zestawem maszyn wirtualnych (VM), z pełnymi prawami dostępu do systemu operacyjnego. W celu zapewnienia wysokiego poziomu bezpieczeństwa, wszystkie maszyny wirtualne działają w dedykowanej sieci lokalnej. Dostęp do poszczególnych usług można uzyskać z dowolnego miejsca, co ułatwia współpracę między naukowcami, w tym także międzynarodową – konkluduje Profesor Wiatr.
Wykorzystanie mocy obliczeniowych Prometheusana potrzeby nauki i gospodarki możliwe jest dzięki ogólnopolskiej infrastrukturze obliczeniowej PLGrid, którą zarządza ACK Cyfronet AGH. Dedykowane środowiska obliczeniowe, tzw. gridy dziedzinowe, oraz specjalistyczne platformy informatyczne ułatwiają prowadzenie coraz bardziej złożonych problemów obliczeniowych.Wykorzystanie superkomputera obejmuje:

  • analizę wyników badań naukowych,symulacje numeryczne,
  • przetwarzanie danych z sieci,
  • zaawansowane wizualizacje,
  • równoległą analizę ogromnych zbiorów danych (ang. big data).

Tematyka badań naukowych realizowanych przy pomocy Prometheusa jest bardzo bogata. Na superkomputerze prowadzane są np. badania dotyczące: przewidywania przestrzennej struktury białek, nowoczesnych półprzewodników, układów katalitycznych o znaczeniu przemysłowym i efektywnych biosensorów. Wykonywane są również obliczenia: symulacji magnetycznego rezonansu jądrowego na potrzeby analizy strukturalnej układów molekularnych, antykropek kwantowych, modelowania funkcjonalnej i strukturalnej charakterystyki telomerów ludzkich, złożoności rynków finansowych, jak i analiza danych pochodzących z sekwencjonowania DNA nowej generacji. Z Prometheusakorzystają również międzynarodowe projekty badawcze, w realizację których zaangażowani są polscy naukowcy. Dzięki bardzo szybkiej sieci Internet moce obliczeniowe superkomputera wykorzystywane są do analizy danych naukowych eksperymentów CTA, LOFAR, EPOS oraz Wielkiego Zderzacza Hadronów w CERNie. Dzięki specjalistycznemu oprogramowaniu naukowcy analizują duże zbiory danych według zadanych kryteriów oraz przygotowują zaawansowane wizualizacje.


Prometheus w liczbach Przed rozbudową Po rozbudowie
Całkowita moc [TeraFlops] 1658 2399
Liczba procesorów 41472 53568
Liczba węzłów obliczeniowych 1728 2232
Pamięć operacyjna [TB] 216 279
Procesory graficzne GPGPU 0 144
Ilość szaf 15 20
Zajmowana powierzchnia [m2] 13 18
Masa [t] 30 40
Miejsce w TOP500 49 39




Autorzy zdjęć: Ireneusz Michał Hyra, Mieczysław Pilipczuk, Tomasz Wiatr, Zbigniew Sulima, Marcin Bernaś, Adam Frączek