Характеристика элементов суперкомпьютера

1. ХАРАКТЕРИСТИКА ЭЛЕМЕНТОВ СУПЕРКОМПЬЮТЕРА

Охарактеризуем компоненты для сборки нужной нам
вычислительной системы

2. Центра́льный проце́ссор

ЦЕНТРА́ЛЬНЫЙ ПРОЦЕ́ССОР
• - электронный блок либо интегральная схема (микропроцессор), исполняющая
машинные инструкции (код программ), главная часть аппаратного обеспечения
компьютера или программируемого логического контроллера. Иногда называют
микропроцессором или просто процессором

3. Графический процессор

ГРАФИЧЕСКИЙ ПРОЦЕССОР
• отдельное устройство компьютера, выполняющее графический рендеринг.
Современные графические процессоры очень эффективно обрабатывают и
отображают компьютерную графику. Благодаря специализированной конвейерной
архитектуре они намного эффективнее в обработке графической информации, чем
типичный центральный процессор.

4. Операти́вная па́мять

ОПЕРАТИ́ВНАЯ ПА́МЯТЬ
• — энергозависимая часть системы компьютерной памяти, в которой во время
работы компьютера хранится выполняемый машинный код (программы), а также
входные, выходные и промежуточные данные, обрабатываемые процессором.

5. Материнская плата

МАТЕРИНСКАЯ ПЛАТА
• важнейший элемент компьютера. Она служит для соединения всех компонентов
системного блока, а также устройств, подключаемых к ПК, в единое целое.

6. Компьютерный блок питания

КОМПЬЮТЕРНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ
• вторичный источник электропитания, предназначенный для снабжения узлов
компьютера электроэнергией постоянного тока путём преобразования сетевого
напряжения до требуемых значений.

7. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЕ ВТОРОЙ ЧАСТИ
ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЫ, БЫЛ ПРОИЗВЕДЕН
ПОДБОР КОМПОНЕНТОВ, КОТОРЫЕ СМОГУТ
ОБЕСПЕЧИТЬ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНУЮ МОЩНОСТЬ В
18 PFLOPS.

8. Подбор процессора

ПОДБОР ПРОЦЕССОРА
• Для подбора процессоров на 18 PFLOPS нужно воспользоваться формулой:
количество ядер * количество операций * частоту работы процессора (ГГц) =
…GFLOPS.
Наиболее подходящим оказался процессор Intel Xeon
Platinum 8180 Skylake (2017) (2500MHz, LGA3647, L3
39424Kb)

9. Подбор графического адаптера

ПОДБОР ГРАФИЧЕСКОГО АДАПТЕРА
• В ходе исследования рынка, было выявлено, что в сегменте графических
вычислительных систем лидирует Видеокарта PNY TCSP100M-16GB-PB,
RTCSP100M-16GB-PB (Nvidia Tesla P100 с интерфейсом PCIe)
Каждый ускоритель Tesla P100 обеспечивает 21,2 Тфлопс
«чистой» производительности (FP16) и оборудован 16
Гбайт буферной памяти HBM2 с пропускной способностью
720 Гбайт/с.

10. Подбор материнской платы

ПОДБОР МАТЕРИНСКОЙ ПЛАТЫ
• Наиболее подходящей по количеству слотов процессоров и графических адаптеров
стала материнская плата X11DAi-N производителя SUPERMICRO
Модель
X11DAi-N
Фактор формы
E-ATX
ЦПУ
Масштабируемые процессоры Intel® Xeon®.
Поддержка Dual Socket P (LGA 3647), поддержка
TDP 205W, 2 UPI до 10,4 GT / s
Емкость памяти
До 2TB 3DS ECC RDIMM и DDR4-2666MHz, до
2TB 3DS ECC LRDIMM, в 16 слотах DIMM
Тип оперативной памяти
2666/2400 / 2133MHz ECC DDR4 RDIMM, LRDIMM
Размеры DIMM
RDIMM: 64 ГБ
LRDIMM: 64 ГБ
3DS LRDIMM: 128 ГБ
Набор микросхем
Intel® C621
Графика
Аспид AST2500 BMC
Тип BIOS
UEFI 128Mb

11. Подбор оперативной памяти

ПОДБОР ОПЕРАТИВНОЙ ПАМЯТИ
• В ходе исследования рынка была найдена самый лучший по всем характеристикам
модуль памяти на 128gb
• Модуль 128GB DDR4 2400MHz HPE 128GB DDR4-2400MHz ECC Reg DIMM
• 16 слотов * 128gb = 2TB

12. Подбор постоянных накопителей памяти SSD

ПОДБОР ПОСТОЯННЫХ НАКОПИТЕЛЕЙ ПАМЯТИ
SSD
Наиболее подходящей стала связка из двух ССД дисков INTEL DC P3608
SSDPECME040T401 : Итого получилось 8ТБ памяти на одну материнскую
плату согласно количеству слотов

13. Подбор постоянных накопителей памяти HDD

ПОДБОР ПОСТОЯННЫХ НАКОПИТЕЛЕЙ ПАМЯТИ
HDD
Наиболее подходящей стала связка из 6 HDD Дисков HGST Ultrastar HE12
HUH721212ALE604, 12Тб, HDD, SATA III, 3.5 : 6Дисков * 12Тб = 72ТБ
HDD памяти на одном сервере

14. Подбор блока питания

ПОДБОР БЛОКА ПИТАНИЯ
Произведем расчет потребляемой мощности для одной машины:
6*7.2Wt(hdd)+11.5Wt*2(sdd)+300Wt*4(videocard)+205Wt*2(Cpu)
=3685,2
3685.2*130%=4791Вт

15. Подбор блока питания

ПОДБОР БЛОКА ПИТАНИЯ
Произведем расчет потребляемой мощности для одной машины:
6*7.2Wt(hdd)+11.5Wt*2(sdd)+300Wt*4(videocard)+205Wt*2(Cpu)
=3685,2
3685.2*130%=4791Вт

16. Подбор блока питания

ПОДБОР БЛОКА ПИТАНИЯ
Единственным подходящим блоком питания под
данную систему стал HP QW939A , поскольку
только он имеет оптимальное соотношение
мощности, а самое главное нужный форм фактор

17. Подбор системного блока

ПОДБОР СИСТЕМНОГО БЛОКА
Единственным подходящим системным блоком, со
встроенной системой охлаждения стал корпус
SuperChassis 732D4-903B

18. Расчет вычислительной мощности

РАСЧЕТ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ
МОЩНОСТИ
РАСЧЕТ ПИКОВОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ КОМПЬЮТЕРА ВЫПОЛНЯЕТСЯ ПО
ФОРМУЛЕ:
1 ФЛОПС = F X N X I. ГДЕ:
F – ТАКТОВАЯ ЧАСТОТА ПРОЦЕССОРА В MHZ,
N – ЧИСЛО ПРОЦЕССОРОВ (ЯДЕР),
I – КОЛИЧЕСТВО ОБРАБАТЫВАЕМЫХ ИНСТРУКЦИЙ ЗА ТАКТ,

19. Расчет вычислительной мощности Процессора

РАСЧЕТ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ
МОЩНОСТИ ПРОЦЕССОРА
28ЯДЕР * 18ИНСТРУКЦИЙ * 3,8 ЧАСТОТА ПРОЦЕССОРА =1915 GFLOPS

20. Расчет общей производительности системы

РАСЧЕТ ОБЩЕЙ
ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ
СИСТЕМЫ
ОБЩАЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ДАННОЙ СИСТЕМЫ БУДЕТ ПРЕДСТАВЛЯТЬ СОБОЙ
АЛГЕБРАИЧЕСКУЮ СУММУ ИЗ ДВУХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ (FLOPS ПРОЦЕССОРА И FLOPS
ГРАФИЧЕСКОГОАДАПТЕРА) , КОТОРЫЕ ИМЕЮТ НЕПОСРЕДСТВЕННОЕ ОТНОШЕНИЕ К
НЕЙ , ДЛЯ РАСЧЕТА ОБЩЕЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ
НАМ ПОТРЕБУЕТСЯ СЛОЖИТЬ 2 ЭТИХ ПОКАЗАТЕЛЯ:
3830 GFLOPS И 21,2 TFLOPS
ПЕРЕВЕДЕМ ПОКАЗАТЕЛЬ ПРОЦЕССОРА В ТЕРАФЛОПСЫ 3830ГФЛОПС=3,830ТФЛОПС

21. Расчет общей производительности системы

РАСЧЕТ ОБЩЕЙ
ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ
СИСТЕМЫ
СЛОЖИМ ОБА ПОКАЗАТЕЛЯ:
3.830TFLOPS +21.2TFLOPS=25.2TFLOPS – ПОКАЗАТЕЛЬ
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ МОЩНОСТИ ОДНОЙ МАШИНЫ

22. Расчет общей производительности системы

РАСЧЕТ ОБЩЕЙ
ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ
СИСТЕМЫ
ПРОИЗВЕДЕМ РАСЧЕТ:
18000000000000000FLOPS/25200000000000FLOPS=71,428571428
57143
ПРОИЗВЕДЕМ ОКРУГЛЕНИЕ РАСЧЕТА В БОЛЬШУЮ СТОРОНУ:
71,42857142857143~72 МАШИНЫ ДЛЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ
СИСТЕМЫ МОЩНОСТЬЮ 18PFLOPS

23. Заключение

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ХОДЕ РАБОТЫ, БЫЛО ПРОВЕДЕНО ИССЛЕДОВАНИЕ
КОМПОНЕНТОВ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ НАШЕЙ
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ, ПРОАНАЛИЗИРОВАНЫ
ДАННЫЕ КАСАЮЩИЕСЯ ТЕМЫ СУПЕРКОМПЬЮТЕРОВ В
ЦЕЛОМ, ИХ НАЗНАЧЕНИЕ И СПОСОБЫ ИХ
ПРИМЕНЕНИЯ НА ПРАКТИКЕ.
БЫЛ ОСУЩЕСТВЛЕН ТЩАТЕЛЬНЫЙ ПОДБОР
КОМПОНЕНТОВ, КОТОРЫЙ ПОЗВОЛИЛ СОЗДАТЬ
СИСТЕМУ НЕОБХОДИМОГО НАМ УРОВНЯ СЛОЖНОСТИ
И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ