Отчет по программе Союзного государства "СКИФ"

Переславль-Залесский, 23 мая 2001 года

Описание технических решений

Разрабатывается два семейства (Ряд 1 и Ряд 2) составных ("гибридных") суперкомпьютеров, которые в общем случае имеют двухуровневую архитектуру:

• кластерный уровень (КУ);
• уровень однородной вычислительной среды (ОВС);
• аппаратные и программные средства взаимодействия этих двух уровней.

Объединение в единой установке двух разных (КУ и ОВС) подходов к организации высокопроизводительных вычислений основано на следующей идее: в общем случае каждая прикладная система может быть поделена на:

• фрагменты со сложной логикой вычисления, с крупноблочным параллелизмом - такие фрагменты могут быть эффективно реализованы на кластерном уровне, в том числе с использованием Т-системы;
• фрагменты с простой логикой вычисления, с конвейерным или мелкозернистым явным параллелизмом, с большими потоками информации, требующими обработки в реальном режиме времени - такие фрагменты могут быть эффективно реализованы на ОВС.

Тем самым после анализа прикладной задачи, в рамках идеи составного суперкомпьютера можно подобрать оптимальную пропорцию аппаратных средств для данной конкретной задачи, определив для ее решения:

• оптимальное число вычислительных модулей кластерного уровня и
• оптимальное число блоков ОВС. Архитектура суперкомпьютеров, разрабатываемых по Программе, является открытой и масштабируемой. Не накладывается никаких жестких ограничений на аппаратную платформу вычислительных модулей кластерного уровня, к аппаратуре и топологии системной сети, конфигурации и к диапазону производительности разрабатываемых суперкомпьютеров.

Структура суперкомпьютеров семейства "Скиф"

Результаты 2000 года

• Разработана рабочая конструкторская документация и выпущена экспериментальная серия конструктивов и комплектующих для вычислительных модулей и стоек кластерного уровня первой серии суперкомпьютеров.
• Выполнена сборка, настройка и тестирование двух образцов суперкомпьютеров "СКИФ".
• Для данных суперкомпьютеров выполнена разработка, установка и тестирование программного обеспечения кластерного уровня:

• рабочей версии общесистемного программного обеспечения;
• пакета тестовых и демонстрационных задач;
• рабочей версии первой прикладной системы для расчета химических PECVD-реакторов.

• Разработаны VHDL-модель, программные средства тестирования и конструкторская документация для СБИС ОВС-уровня суперкомпьютеров.
• Разработано и отлажено программное обеспечение макроассемблерного уровня для ОВС.

Первые образцы суперкомпьютеров семейства "Скиф"

Внешний вид первых суперкомпьютеров семейства"Скиф"
(ИПС РАН, Переславль-Залесский, февраль 2001 года)

Технические характеристики
первых образцов суперкомпьютеров семейства "СКИФ"

Предельная пиковая производительность: ок. 20 Гфлопс
Число процессоров: 32 шт.
Число вычислительных узлов: 16 шт.
Оперативная память: 16 X 0.5 = 8 ГБайт
Дисковая память: 16 х 10 = 160 ГБайт
Системная сеть SCI (scalable coherent interface): 2-мерный тор 4х4
 задержка (MPI, не более): 6 мкс
 скорость обмена (физическая): 400 МБайт/с
 скорость MPI-обменов (точка-точка): до 120 МБайт/с
Вспомогательная сеть Switched FastEthemet: 100 Мбит/с

Направления работ и мероприятия программы "СКИФ"

Разработка и производство средств КУ:
2. конструктивные модули 1-го ряда;
3. кластерный комплекс на гигабитных линках;
4. отечественные средства гигабитного комплексирования;
6. системное ПО;
8. языковые средства;
11. перспективные модели (2-го ряда) на новой элементной базе.
Разработка и производство ОВС:
1. СБИС процессорных элементов;
7. системное ПО;
9. языковые средства;
11. перспективные модели (2-го ряда).
Разработка и производство средств комплексирования КУ и ОВС:
5. аппаратные;
10. программные средства,
Инструментальные средства:
20. для интеллектуальных систем на базе суперкомпьютеров.
Прикладные системы:
19. расчета элементарных процессов газодинамики;
13. обработки радиолокационных и оптических сигналов;
14. автоматического распознавания и селекции целей;
15. обработки и отображения данных в кардиологическом комплексе;
16. распознавания символьных изображений;
18. моделирования широкополосных пространственно-временных радиолокационных сигналов
Вспомогательные мероприятия:
12. подготовка кадров;
17. единое телекоммуникационное пространство Программы;
21. научно-техническое и организационное сопровождение.

Основные участники

Государственный заказчик-координатор: Национальная академия наук Республики Беларусь

Ответственный исполнитель от Республики Беларусь: НИО "Кибернетика" НАН Беларуси

Заказчик-координатор: Министерство промышленности, науки и технологий Российской федерации

Ответственный исполнитель от Российской Федерации: Институт программных систем Российской академии наук

Разработчики: около двух десятков предприятий Беларуси и России

От Российской Федерации: ИПС РАН, ЦТТИ МГУ, НИЦЭВТ, ИВВиБД, предприятие "СКС" и другие

От Республики Беларусь: НИО "Кибернетика", УП "Белмикросистемы", УП "НИИ ЭВМ", ИТМО НАН Беларуси и другие

Контакты

НИО "Кибернетика" НАН Беларуси: ул. Сурганова, 6, г. Минск, 220012

Научный руководитель Программы от РБ: академик Танаев Вячеслав Сергеевич

Исп. директор Программы от РБ: Парамонов Николай Николаевич

Тел.: (1037517) 284-2091

e-mail: nick@newman.bas-net.by

Институт программных систем РАН: г. Переславль-Залесский, 152020

Научный руководитель Программы от РФ: профессор Айламазян Альфред Карлович

Исп. директор Программы от РФ: д. ф.-м. н. Абрамов Сергей Михайлович

Tел.: (O8535)98-031, 98-032

e-mail: abram@botik.ru