2014.1.futuro

Cray XC30 vuodelta 2012, CSC:n Kajaanissa toimiva Sisu-klusteri 2013 lähtien.Sterling ja Donald Becker kytkivät useitatavallisia palvelimia lähiverkolla yhdeksiloogiseksi supertietokoneeksi. Tämän,aikanaan radikaalin prototyypin nimeksiannettiin Beowulf, joka on sittemminyleistynyt tarkoittamaan mitä tahansavastaavanlaiseen arkkitehtuuriin pohjautuvaasuperkonetta. 2000-luvun alussaBeowulf-klusterien suosio alkoi kasvaa:aluksi pienissä ja keskisuurissa järjestelmissämutta sittemmin myös tehokkaammissalaitteistoissa, aina Top 500 -listanterävimpään kärkeen asti.Nykyään suuri osa maailman supertietokoneistaon Beowulf-arkkitehtuuriinpohjautuvia klustereita, joiden käyttöjärjestelmänäon lähes poikkeuksetta Linuxja prosessorina yleensä Intel Xeon taiAMD Opteron.Eräs keskeinen komponentti on kytkentäverkko,jolla klusterin palvelimet elinoodit kytketään yhteen. Verkon toteutusriippuu pitkälti käyttötarkoituksesta. Joslaskenta on helposti hajautettavissa itsenäisiinosiin, voi yhden tai kymmenengigabitin Ethernet olla aivan riittävä. Joskyseessä on vaativampi hajautus, jokavaatii paljon tiedonsiirtoa ja useita tietokoneita,on ratkaisuna useimmiten Infiniband-verkko.Infinibandin tuoreimmanversion tiedonsiirtonopeus 56 Gbit/s, jasen viiveet ovat huomattavasti Ethernetiäpienemmät.Muutamat yritykset (Cray, NEC jaIBM) kehittävät edelleen superlaskentaantarkoitettuja tietokoneita, muttaniissäkin on yhä enemmän siirrytty massatuotettuihinkomponentteihin, Linuxiinsekä avoimen lähdekoodin työkaluihin.Myös arkkitehtuuri muistuttaa hyvinpaljon klustereita. Esimerkiksi CSC:nkinkäyttämä Cray XC30 on pohjimmiltaanx86 Linux -klusteri. Koneen tehoa lisääCrayn kehittämä Aries-kytkentäverkko,joka on suorituskyvyltään vielä Infinibandiakintehokkaampi.Muutos kuitenkin jatkuu. Viime vuonnaCray myi Aries-verkkoteknologiansaIntelille, eikä superkonekäyttöön suunnitellulleIBM:n Blue Gene -sarjalle oletiedossa ainakaan suoraa jatkoa.Standardeihin perustuvien klustereidensekä Linuxin ja avoimen lähdekoodinohjelmien yleistyminen on olluterinomaista ainakin supertietokonekeskustennäkökulmasta. Se vähentää riippuvuuttayksittäisestä laitevalmistajastaja mahdollistaa koneiden räätälöinninomiin tarpeisiin. Kolikon kääntöpuolenaon se, että vielä 90-luvulla vallinnut eksoottistenlaitearkkitehtuurien monimuotoisuuson pitkälti kadonnut.Joitakin oman tiensä kulkijoita vieläon. Esimerkiksi SGI (ent. SiliconGraphics) kehittää edelleen Ultravioletkoneita,joissa on erittäin suuri jaettumuistiavaruus. NEC puolestaan jatkaaperinteikästä SX-sarjaa, joka pohjautuuniin sanottuihin vektoriprosessoreihin.Craylla puolestaan on oma data-analyysiinsuunniteltu ja erikoisprosessoreillavarustettu Urika-järjestelmänsä.Kiihdyttimet tulevatViime vuosien aikana myös erilaiset kiihdytinprosessoritovat tarjonneet kaivatunpiristysruiskeen superkoneille. Tässäkiihdytinprosessoreilla tarkoitetaan erilaisialaskentaan suunniteltuja apuprosessoreja.Ajatus ei ole uusi: jo vuonna1980 Intel toi markkinoille 8087-prosessorin,joka toimii 8088-prosessorin apunaja keskittyy liukulukujen laskemiseen.Sittemmin ominaisuus sulautui itse prosessoriinja kiihdyttimet siirtyivät marginaaliin.Yrittäjiä on ollut paljon, muttamenestys on vaihdellut.Esimerkiksi IBM kokeili onneaan tekemälläsupertietokoneversion Cell-prosessorista,joka oli kehitetty Playstation3:a varten. Vuonna 2008 uusi prosessoriotettiin näyttävästi käyttöön silloisessatehokkaimmassa supertietokoneessa,Los Alamosin kansallislaboratorion Roadrunnerissa.Se oli ensimmäinen kone,joka ylsi suorituskyvyssään petaflopluokkaan.Cell oli kuitenkin erittäin hankalastiohjelmoitava, eikä se juurikaanyleistynyt.Todellinen läpimurto tuli kuitenkin yllättävästäsuunnasta: pelikäyttöön suunnatuistanäytönohjaimista. Grafiikkaprosessorien(Graphic Processing Unit,GPU) kehitys oli vuoteen 2005 mennessähuimaa, koska näytönohjainvalmistajienvälillä vallitsi kova kilpailu ja pelikansanlompakot olivat riittävän paksuja. Grafiikkaantarkoitetut suorittimet kehittyivätjopa nopeammin kuin tavalliset keskussuorittimet(Central Processing Unit,CPU).Supertietokoneiden kehittäjät alkoivatkinselvittää, miten GPU:t voitaisiinvaljastaa laskentaan. Syntyi GPGPU-konseptieli ”General Purpose Processing onGPU”. Alustavat tulokset olivat lupaavia,vaikka ohjelmointi olikin erittäin kömpelöä.Myös GPU-laskennan epätarkkuusaiheutti omat ongelmansa: peleissä pikselinsijaintia ei tarvitse määrittää miljardisosientarkkuudella.Eräät GPU-valmistajat, etupäässäNvidia ja ATI, huomasivat markkinamah-40 2014.1