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

В Институте вычислительной математики и математической геофизики Сибирского отделения РАН (ИВМиМГ) и Центре коллективного пользования «Сибирский суперкомпьютерный центр СО РАН» в результате выполнения совместного проекта с компанией Huawei развернут кластер из серверов Taishan 2280 на базе архитектуры ARM с процессорами Kunpeng 920. Ученые ИВМиМГ совместно с компанией Huawei сделали еще один шаг на пути построения новой коллективной вычислительной инфраструктуры научных организаций новосибирского Академгородка — одного из важнейших научных и образовательных центров России.

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 наукоемких 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 распределенного 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. Растет интерес к использованию данной архитектуры в серверных решениях, хотя ранее считалось, что ее 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 все более привлекательным. Так, например, японский суперкомпьютер «Фугаку» занял первое место в рейтинге Top500 самых 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 эксафлопса.

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 ученых на оборудовании Huawei. Мы надеемся на дальнейшее расширение сотрудничества с научными организациями России».