Dünyanın En Hızlı Süper Bilgisayarları Linux ve Çin İddiasını Arttırıyor

Süper bilgisayarlar alanında 54cü defa TOP500 listesi yayınlandı [1]. Çin ve ABD’nin farklı kategorilerde olsa da listedeki hakimiyetlerini korudukları görüldü. Bu arada, 500 performansın Yüksek Performanslı Linpack[2] (HPL) kriterine dayanan toplam performansı artmaya devam ediyor. Şu anda 1.65 exaflops’da oturuyor. Listeye giriş seviyesi, Haziran 2019’daki önceki listedeki 1.02 petaflops’dan 1.14 petaflops’a yükseldi. Büyük bir kısmı da Linux [3].

Üst düzey sistemler

Listenin üstü büyük ölçüde değişmeden kalıyor. Aslında, ilk 10 sistem önceki listeden değişmedi.

Summit ve Sierra ilk iki sırayı koruyor. Her ikisi de Power9 CPU’ları ve NVIDIA Tesla V100 GPU’ları kullanan IBM tarafından oluşturulan süper bilgisayarlar. Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı Summit sistemi, 148.6 petaflops HPL sonucu ile üst düzeylere sahiptir. Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı’ndaki ikinci derece Sierra sistemi 94.6 petaflops’ta geliyor.

Üç numarada, Sunway TaihuLight süper bilgisayarı, 93.0 petaflops’lık bir HPL markasına sahip. TaihuLight, Çin’in Ulusal Paralel Bilgisayar Mühendisliği ve Teknolojisi Araştırma Merkezi (NRCPC) tarafından geliştirilmiştir ve Wuxi’deki Ulusal Süper Hesaplama Merkezinde kurulmuştur. Yalnızca Sunway’in SW26010 işlemcileri tarafından desteklenmektedir.

Çin’in Ulusal Savunma Teknolojisi Üniversitesi (NUDT) tarafından geliştirilen ve Çin’in Guangzhou kentindeki Ulusal Süper Bilgisayar Merkezinde konuşlandırılan Tianhe-2A (Milky Way-2A), 61.4 petaflops ile dördüncü sırayı aldı. Intel Xeon CPU ve Matrix-2000 hızlandırıcıları tarafından desteklenmektedir.

Dell C6420 sistemi Frontera, 23.5 petaflops HPL sonucu ile beş numarada kalmasını sağlıyor. Yalnızca Xeon Platin işlemciler tarafından desteklenerek, 2018 yılında Teksas Üniversitesi Texas Gelişmiş Bilgi İşlem Merkezine kuruldu.

Altıncı sırada Piz Daint, İsviçre’nin Lugano kentinde bulunan İsviçre Ulusal Süper Bilgisayar Merkezinde (CSCS) kurulu bir Cray XC50 süper bilgisayarı. 21.2 petaflops’da, Avrupa’nın en güçlü sistemi olmaya devam ediyor.

Los Alamos Ulusal Laboratuvarı ve Sandia Ulusal Laboratuarları tarafından işletilen bir Cray XC40 sistemi olan Trinity, 20.2 petaflops HPL performansıyla yedi numarada. Intel Xeon ve Xeon Phi işlemciler tarafından desteklenmektedir.

Sekiz numarada listelenen, Japonya Ulusal Gelişmiş Endüstriyel Bilim ve Teknoloji Enstitüsü’nde (AIST) kurulu olan AI Bridging Cloud Infrastructure (ABCI). Fujitsu tarafından oluşturulmuş sistem, Intel Xeon Gold işlemciler ve NVIDIA Tesla V100 GPU’larla donatılarak 19.9 petaflops HPL sonucu elde edildi.

SuperMUC-NG, 19.5 petaflops ile dokuz numarada. Münih yakınlarındaki Garching’deki Leibniz-Rechenzentrum’da (Leibniz Süper Bilgi İşlem Merkezi) kurulur. Lenovo’nun ürettiği makine Intel Platinum Xeon işlemciler tarafından desteklenmektedir.

Lassen süper bilgisayarı, 10.2 sıra ile 18.2 petaflops sunar. Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı’na kurulan Lassen, sınıflandırılmış Sierra sistemine sınıflandırılmamış bir muadil ve aynı IBM Power9 / NVIDIA V100 GPU mimarisini paylaşıyor.

Listedeki en güçlü yeni süper bilgisayar, 8.0 petaflops’luk bir HPL sonucunu döndüren, 24 konumunda gösterilen AiMOS. IBM tarafından üretilen sistem, Rensselaer Politeknik Enstitüsü Hesaplamalı Yenilikler Merkezi’nde (CCİ) ve Summit, Sierra ve Lassen gibi, Power9 CPU ve NVIDIA V100 GPU’larla donatılmıştır.

Coğrafi dağılım

Çin’deki TOP500 tesislerinin sayısı artmaya devam ediyor ve şu anda altı ay önce 219’dan 227’ye yükseliyor. Öte yandan, ABD merkezli sistemin payı 118’de tüm zamanların en düşük seviyesinde kalmaya devam ediyor. Ancak, ABD’deki sistemler ortalama olarak önemli ölçüde daha büyük, bu da listenin toplam performansının yüzde 37,8’ine karşılık geliyor. Çin, yüzde 31,9 performans payıyla geride kaldı. Ancak, altı ay öncesine kıyasla, bu performans açığı küçüldü. Haziran 2019 listesinde ABD, listenin toplam performansının yüzde 38,4’ünü, ABD’de yüzde 29,9’unu buldu.

Japonya, 29 ile TOP500 sistem sayısı, ardından 18 ile Fransa, 16 ile Almanya, 16 ile Hollanda, 15 ile İrlanda ve 14 ile İngiltere ve 11 ile Birleşik Krallık olarak üçüncü sırada yer almaktadır.

Satıcı dağılımı

Çin’in, kurulum sayısı bakımından ilk üç sistem satıcısı Lenovo, (174), Sugon (71) ve Inspur’dur (65). Cray, 36 sistemde dördüncü, HPE ise 35 numara ile beş numaradır. Cray’in artık HPE’nin bir parçası olduğunu unutmayın;

Çip düzeyinde, Intel baskınlığını sürdürüyor. İşlemcileri, birçok Xeon ve Xeon Phi donanımı nesli arasında bölünmüş olan 500 sistemin 470’ında var. IBM 14 sistemde ikincisi – 10’u Power CPU’lu, dörtü de Blue Gene / PowerPC CPU’lu. AMD, mevcut listede sadece üç sistem olduğunu iddia ediyor.

Şu anda listede iki adet Arm tabanlı süper bilgisayar var: Marv ThunderX2 işlemcileriyle donatılmış Sandia National Laboratories’de kurulan Astra sistemi ve RIKEN’e yönelik Fugaku (K-sonrası) exascale sisteminin öncüsü olan Fujitsu’nun A64FX prototip sistemi. Fujitsu makinesi, listede yeni ve 2.0 petaflops’luk bir HPL performansıyla 159 pozisyonunu kaplıyor.

NVIDIA, hızlandırıcılar için hakim işlemci durumunda. GPU’ları 145 hızlandırılmış sistemin 136’sında mevcut. Altı ay önceki önceki listede 134 hızlandırılmış sistem vardı.

Ara bağlantı

Ethernet, TOP500 sistemlerinin yüzde 52’sinde (258) kullanılırken, InfiniBand yüzde 28 (140) sistemde tercih edilen ağdır. Ancak, performans açısından bakıldığında, TOP500’in toplam performansının yüzde 40’ını temsil eden InfiniBand tabanlı makineler ve yüzde 29’u olan Ethernet tabanlı makineler ile bu pozisyonlar tersine çevrildi. Özel bağlantılar, yalnızca 46 kurulumla listenin kurulu performansının yüzde 22’sini talep ediyor.

Green500 sonuçları

Dünyanın en iyi süper bilgisayarlarının enerji verimliliğini ölçen ilgili Green500 listesi, altı ay öncesine göre önemli ölçüde değişti. Listedeki bir numara, 16.9 gigaflops / watt teslim eden yukarıda belirtilen A64FX prototip süper bilgisayarı. İki numaralı sistemde sadece biraz daha az yeşil olan NA-1, PEZY Computing’in PEZY-SC2 işlemcilerini kullanan ve 16.3 gigaflop / watt sağlayan bir Zettascaler makinesidir. Japonya’da NA Simulation’da gelecekteki bir kurulum için hazırlanmaktadır.

Üçüncü sıradaki Green500 sistemi IBM’in yeni AiMOS sistemidir, ardından aynı Power9 / NVIDIA V100 tasarımına dayanan iki IBM sistemi daha izler: 15,6 gigaflops / watt’da Satori ve 14,7 gigaflops / watt’da Summit. Listede kalan ilk 10 Green500 sistemi – AI Bridging Cloud Altyapısı, MareNostrum P9 CTE, TSUBAME 3.0, PANGEA III ve Sierra – NVIDIA GPU hızlandırıcılarını kullanıyor.

HPCG sonuçları

TOP500’deki en üst düzey iki Zirve ve Sierra süper bilgisayarı, Yüksek Performanslı Eşlenik Gradient (HPCG) kriterine dayanarak listedeki ilk iki sırada yer almaktadır. Zirve, 2,93 HPCG-petaflops’a ulaştı, Sierra ise 1,80 HPCG-petaflops’ta. Kalan ilk 10 HPCG girişi, bir HPCG petaflops’tan daha az teslim edildi. Artık kullanılmayan K-bilgisayar dışında, bu sistemlerin 10 tanesi de altı ay önce önceki listeden devralındı.

[1] China Extends Lead in Number of TOP500 Supercomputers, US Holds on to Performance Advantage

[2] LINPACK, sayısal bilgisayarlarda sayısal doğrusal cebir yapmak için kullanılan bir yazılım kütüphanesidir. Fortran’da Jack Dongarra, Jim Bunch, Cleve Moler ve Gilbert Stewart tarafından yazılmıştır ve 1970’lerde ve 1980’lerin başında süper bilgisayarlarda kullanılmak üzere tasarlanmıştır.

[3] İlk 500 Süper Bilgisayar Linux Kullanıyor