http://www.sinfo.ru/main.php?trid=65057
|
Копия текста публикации со
страницы http://www.sinfo.ru/main.php?trid=65057 |
09.12.2002
СОЮЗ-ИНФО внимательно следит за реализацией одной из интереснейших союзных программ - созданием семейства отечественных суперкомпьютеров СКИФ (см. - Российско-белорусский супер, СКИФ: перед государственными испытаниями). В период с 3 по 6 декабря в Минске проведены приемочные (государственные) испытания базовой модели компьютера. О концептуальных подходах к этой научно-технической разработке рассказывает исполнительный директор программы от Республики Беларусь кандидат технических наук, заведующий отделом Объединенного института проблем информатики (ОИПИ) Национальной академии наук Беларуси Николай ПАРАМОНОВ.
Своевременность и востребованность появления Программы
В современном обществе высокие информационные технологии стали фундаментальной инфраструктурой, подобно энергетике, дорожным коммуникациям и другим жизненно важным для экономики государства системам. В последние десятилетия во всем мире в ряде областей науки, техники и управления народно-хозяйственным комплексом возникло большое количество задач, для эффективного решения которых требовались принципиально новые, суперкомпьютерные технологии обработки данных с предельно достижимыми значениями быстродействия средств вычислительной техники.
Союзная программа, предусматривающая создание отечественного суперкомпьютера, была принята в конце 1999 г. В основу своих разработок белорусские и российские ученые положили одно из перспективнейших направлений развития высоких информационных технологий - параллельные вычисления. К тому времени, несмотря на то, что за рубежом уже появились реальные суперкомпьютерные конфигурации с соответствующим доступным программным обеспечением, включая средства поддержки параллельных вычислений, в России и Беларуси реальных предпосылок для создания суперкомпьютеров не было. У нас уже имелись серьезные наработки в области параллельных архитектур и соответствующего программного обеспечения, но не было практической базы для реализации этих наработок - современных программно-аппаратных средств для реализации вычислительных узлов кластера и высокоскоростных коммуникационных сетей, объединяющих эти узлы в единую суперкомпьютерную конфигурацию. Такие средства, в принципе, существовали за рубежом, но они отсутствовали на компьютерном рынке.
Как только в 2000 г. у нас появилась возможность свободно приобретать их, реально стартовала программа Союзного государства СКИФ, базирующаяся на солидном научно-техническом заделе участников и четкой стратегии ее реализации. Такое чувство момента, востребованности соответствующих предложений, на мой взгляд, делает честь инициаторам Программы - Российской академии наук (головной исполнитель - ИПС РАН) и Национальной академии наук Беларуси (головной исполнитель - ОИПИ НАН Беларуси).
Восстановление традиционных научно-технических и производственных российско-белорусских связей в компьютерной отрасли
Костяк коллектива исполнителей Программы составляют ИПС РАН, ОИПИ НАН Беларуси, московские предприятия "Суперкомпьютерные системы" и НИЦЭВТ, белорусские - НИИЭВМ и УП "Белмикросистемы" (НПО "Интеграл"). Связи академических институтов - традиционны. Последние же три предприятия в прошлом во многом определяли стратегию и темпы развития компьютерной отрасли Советского Союза, а НИЦЭВТ и НИИЭВМ были к тому же головными в разработке компьютерного семейства ЕС ЭВМ. Эти вычислительные машины стали основой для компьютеризации отраслей народного хозяйства Советского Союза. Опыт разработки и промышленного выпуска семейства моделей компьютеров широкого назначения ЕС ЭВМ, безусловно, является солидным заделом для реализации комплексного подхода при создании семейства моделей суперкомпьютеров СКИФ.
Комплексный подход при реализации Программы
Главной целью программы СКИФ является возрождение компьютерной отрасли двух стран, промышленное производство ряда программно-совместных модулей суперкомпьютеров с широким спектром производительности - до триллионов операций в секунду. Эта цель отражена и в логотипе программы СКИФ - Совместная Компьютерная Инициатива "Феникс".
Для достижения поставленной цели в рамках Программы реализуется комплексный подход. Одним из его основных положений является единая концепция создания моделей семейства. Она построена на выработке базовых архитектурных решений, основных принципов и решений в части базового (общесистемного) программного обеспечения и аппаратных средств, идеологии создания моделей семейства суперкомпьютеров, основных принципов разработки конструкторской документации, проведения испытаний суперкомпьютерных систем и организации их серийного производства, а также общей схемы реализации прикладных суперкомпьютерных конфигураций.
Концептуальные принципы разработки семейства суперкомпьютеров (открытая масштабируемая архитектура, набор базовых вычислительных модулей и конфигураций и др.) позволяют оптимальным способом создавать для каждой конкретной прикладной проблемы адекватную суперкомпьютерную конфигурацию.
Специфика моделей и их модификаций отражается в эксплуатационной документации. Мы можем создавать прикладные системы, соответствующие требованиям конкретного заказчика, оптимально использовать производственные мощности предприятия-изготовителя с учетом специфики рынка сбыта высокопроизводительных вычислительных систем.
Конструкторская документация разрабатывается на базовые модули, имеющие самостоятельную поставку, и на базовые конфигурации суперкомпьютерных систем. Она выполняется в едином для всех исполнений суперкомпьютерных конфигураций групповом варианте в соответствии с действующими стандартами. Групповое построение конструкторской документации адекватно отражает возможности архитектурной идеологии (открытость, масштабируемость), позволяя оптимальным способом организовать серийное производство широкой номенклатуры моделей суперкомпьютеров, наиболее полно удовлетворяющих предъявляемым пользовательским требованиям.
Практическая отработка положений концепции включает в себя несколько этапов: создание опытных образцов базовых конфигураций суперкомпьютерных систем СКИФ; разработка литерной конструкторской и программной документации; проведение комплексных предварительных и приемочных (государственных) испытаний опытных образцов СКИФ; организация промышленного выпуска моделей суперкомпьютеров СКИФ в широком диапазоне производительности.
В 2000-2002 гг. основные усилия по Программе были сосредоточены на реализации наиболее актуальных заданий, обеспечивающих в сжатые сроки выпуск первых образцов суперкомпьютеров. Важнейший практический результат первых лет выполнения программы (несмотря на существенные задержки при заключении ежегодных договоров и уменьшение реальных объемов финансирования по сравнению с объемами, предусмотренными в утвержденной Программе) - выпуск трех образцов кластерных суперкомпьютеров с пиковой производительностью до 40 миллиардов операций в секунду (можно было бы и больше, но - опять деньги, вернее, их отсутствие). Параллельно были разработаны необходимые комплекты рабочей конструкторской и программной документации, тестовые и демонстрационные задачи.
6 декабря были успешно завершены государственные испытания базовой конфигурации суперкомпьютерной системы кластерного уровня (БКСС КУ). Комиссия по проведению испытаний назначена приказом Президента НАН Беларуси. В ее состав входят 30 представителей академических институтов, высших учебных заведений, промышленных предприятий России и Беларуси, а также Постоянного комитета Союзного государства. Главный вывод комиссии - опытный образец БКСС КУ испытания выдержал, комплекты конструкторской и программной документации пригодны для организации промышленного выпуска суперкомпьютерных моделей семейства СКИФ.
Достигнутые в процессе реализации Программы результаты делают реальным (при условии выполнения директивных объемов финансирования Программы) поставки начиная с 2003 г. прикладных комплексов на базе суперкомпьютерных конфигураций СКИФ с пиковой производительностью до 300-400 миллиардов операций в секунду (суперсерверы СКИФ). Для обеспечения реальности поставок первых суперкомпьютерных конфигураций СКИФ и отработки принципов масштабируемости принятых технических решений до диапазона нескольких триллионов операций в секунду в 2003 г. необходимо создать образцы кластерных суперкомпьютеров с пиковой производительностью не менее 300-400 миллиардов операций в секунду и метакластеры на их основе. В планах на 2003 г. также практическая реализация потокового архитектурного уровня суперкомпьютеров СКИФ - однородная вычислительная среда на базе оригинальных отечественных СБИС. Все научно-технические предпосылки для реализации этих планов имеются.
Комплексный подход к реализации программы предусматривает также создание единого информационного телекоммуникационного пространства участников Программы с возможностью удаленного доступа к суперкомпьютерным ресурсам. Взаимодействие географически удаленных суперкомпьютерных конфигураций, расположенных в Переславле-Залесском (Россия) и в Минске, было продемонстрировано комиссии по проведению государственных испытаний.
В заданиях Программы предусмотрено создание ряда пилотных прикладных комплексов на базе суперкомпьютеров СКИФ. Сюда входят система для автоматического распознавания и селекции целей в реальном масштабе времени;
система для обработки и отображения данных в реальном масштабе времени в кардиологическом комплексе нового поколения;
система для распознавания изображений;
система для моделирования широкополосных пространственно-временных радиолокационных сигналов;
комплекс для численного моделирования элементарных процессов газодинамики;
инструментальные средства проектирования интеллектуальных суперкомпьютерных систем и др.
При проведении государственных испытаний был продемонстрирован макет медико-технологического комплекса на базе суперкомпьютерных модулей СКИФ для выявления лиц с повышенным риском развития ишемической болезни сердца и артериальной гипертензии методом конъюнктивальной биомикроскопии. Комплекс разрабатывается специалистами ОИПИ НАН Беларуси и НИИ ЭВМ совместно с Республиканским научно-практическим центром "Кардиология" (г. Минск).
Коротко о главном
Как видно из изложенных принципов, участники Программы не гонятся за рекордами (хотя это и возможно). Главное - реальное освоение высоких суперкомпьютерных технологий в России и Беларуси. Поэтому такое внимание мы уделяем подготовке и переподготовке кадров для работы с суперкомпьютерными технологиями, созданию пилотных прикладных комплексов и организации промышленного выпуска суперкомпьютеров СКИФ.
Комплексная реализация мероприятий Программы позволит в сравнительно короткие сроки при относительно небольших затратах выйти на собственный путь развития конкурентоспособной высокопроизводительной вычислительной техники, уровень которой будет соответствовать прогнозируемым требованиям со стороны широкой категории пользователей.
С. Крылов,
СОЮЗ-ИНФО