Сибирские ученые в высокопроизводительных вычислениях используют кластер Huawei на базе ARM-архитектуры

Специально для этого проекта была создана лаборатория высокопроизводительных вычислений Huawei – СО РАН при ИВМиМГ. Сотрудники в течение четырех месяцев тестировали возможности использования оборудования Huawei на базе архитектуры ARM для применения в наукоёмких программных оболочках, связанных с высокопроизводительными вычислениями. На кластере используются процессоры Kunpeng 920 суммарной производительностью 2995.2 Гфлопс, а также операционная система OpenEuler.

В ходе проекта была проведена адаптация научных вычислительных программ с архитектуры x86 на ARMv8.2, таких как:

• PARMONC - библиотека для реализации технологии распределённого численного статистического моделирования на массивно параллельных вычислительных системах;
• ELSHOW - программа для численного статистического моделирования процесса развития электронных лавин в газе на массивно-параллельных вычислительных системах.

Тестирование продемонстрировало, что по ряду сценариев ARM-серверы могут полноценно составить конкуренцию решениям на основе архитектуры x86. Реализация подобных проектов способствует внедрению и развитию инновационных технологий в научных исследованиях.

Следующим шагом должна стать оптимизация программ с учетом особенностей ARM-архитектуры. Для реализации типичных вычислительных операций, по мнению специалистов Huawei, целесообразно использовать математическую библиотеку Huawei, которая содержит высокоэффективные (с учетом архитектуры платформы) математические процедуры.

Микросхемы с пониженным энергопотреблением, на основе архитектуры ARM, установлены в большинстве продаваемых сегодня смартфонов и планшетных компьютеров. Растёт интерес к использованию данной архитектуры в серверных решениях, хотя ранее считалось, что её основная область применения – это чипы мобильных устройств.

По мере того, как компаниям приходится задаваться вопросом энергоэффективности их вычислений, вариант использования процессоров с большим количеством экономичных вычислительных ядер становится всё более привлекательным. Так например, японский суперкомпьютер «Фугаку» занял первое место в рейтинге Top500самых мощных общественно известных вычислительных систем мира. В суперкомпьютере используются микропроцессоры Fujitsu A64FX. Они основаны на архитектуре ARM версии 8.2A. Заявленная пиковая производительность составляет 0,54 эксафлопс.

Проект Huawei – СО РАН при ИВМиМГ показал, что эффективная с точки зрения энергопотребления архитектура ARM может служить основой для построения суперкомпьютеров, необходимых в научных исследованиях, аналогично японскому «Фугаку».

Михаил Марченко, директор ИВМиМГ: «Мы рассчитываем на создание совместной лаборатории с компанией Huawei, с целью построения связующей цепочки между решениями компании и научными разработками институтов Новосибирского Академгородка».

Лю Юй, директор департамента интеллектуальных вычислений Huawei в России: «Проект показал высокую эффективность работы учёных на оборудовании Huawei. Мы надеемся на дальнейшее расширение сотрудничества с научными организациями России».