Innovación de Dawn 5000
1. Se propuso por primera vez en el mundo la arquitectura HPP (Hyper Parallel ProCESsing), que no solo puede manejar billones de cálculos científicos, sino que también admite de manera efectiva la informática de servicios públicos.
Los superordenadores de alto rendimiento tienen dos usos principales. Una es utilizar la velocidad informática más rápida para resolver problemas científicos en un campo determinado. Por ejemplo, BlueGene de IBM es principalmente adecuado para resolver cálculos de plegamiento de proteínas; el otro es un servicio de capacidad para centros de computación o centros de datos, que puede proporcionar de manera efectiva las capacidades de computación, almacenamiento y E/S requeridas por una gran cantidad de usuarios. Hasta el momento, no existe en el mundo ningún superordenador de alto rendimiento que pueda cumplir bien estos dos requisitos. Esto se debe a que diferentes aplicaciones requieren arquitecturas diferentes.
Las ideas arquitectónicas básicas de las supercomputadoras de alto rendimiento que se han desarrollado y se están desarrollando en el extranjero son principalmente máquinas paralelas masivas (MPP) y cluster & constellation (Cluster & Constellation) y memoria compartida * * * distribuida ( NUMA) ), no importa cuál se utilice, existen limitaciones. La arquitectura HPP que adoptará Sugon 5000 es una arquitectura poco convencional propuesta después de repetidas discusiones entre Computing, Sugon Company y muchos académicos extranjeros famosos. HPP es un sistema distribuido con un espacio de direcciones global y paralelismo de tres niveles, es decir, el chip es un núcleo multiprocesador escalable de uso general con un mecanismo de comunicación de nivel de transferencia de registros de chips, nodos y sistemas; se logra a través de una interconexión de alta velocidad de tres capas; Tiene un espacio de direcciones compartido * * * global y forma un sistema distribuido a través de una interconexión de dos niveles dentro de los nodos y entre nodos; el sistema operativo tiene una única imagen del sistema y mantiene la independencia de los nodos; admite de manera efectiva el modelo de programación "Espacio de direcciones global particionado multiproceso".
Al implementar las tecnologías originales anteriores, puede obtener los siguientes beneficios sin precedentes:
(1) Basado en la arquitectura HPP, Sugon 5000 puede reflejar las ventajas de diferentes arquitecturas a través de la tecnología de virtualización. Desde la perspectiva de la aplicación, puede ser un MPP, un clúster o un sistema informático NUMA, lo que amplía enormemente el alcance de la aplicación.
(2) Sugon 5000 puede soportar eficazmente el nuevo modelo informático requerido por los centros informáticos y las grandes empresas: informática de capacidad, y puede programar y optimizar dinámicamente el uso de los recursos informáticos según las necesidades del usuario;
(3) Sugon 5000 alivia la contradicción entre la escalabilidad a gran escala y la dificultad de programación. No solo mejora la escalabilidad de las computadoras de alto rendimiento, sino que también logra compartir el espacio de direcciones global, superando los problemas distribuidos actuales hasta cierto punto. El cuello de botella de la dificultad de programación del sistema de clúster permite que una gran cantidad de software de aplicación en los clústeres comerciales actuales sean compatibles y se ejecuten;
(4) Las tecnologías informáticas de alta gama actuales, como IBM BlueGene, Cray XT4 y NEC Los ES se han trasladado a sistemas de gama baja. No habrá competitividad. Con la arquitectura HPP, las computadoras petaflop no solo tienen un alto costo, rendimiento y relación rendimiento-potencia, sino que también son muy competitivas cuando se irradian a millones o incluso billones de computadoras, lo que favorece mucho la industrialización. Estas innovaciones no tienen precedentes entre los billones de computadoras desarrolladas en el mundo. Si estos diseños se pueden implementar de manera efectiva, es probable que Sugon 5000 sea líder mundial en algunos aspectos.
2. El diseño innovador se refleja principalmente en chips de tres núcleos. Sugon 5000 tiene los derechos de propiedad intelectual verdaderamente independientes de (100) computadoras petaflop.
Desde Dawning 1 hasta Dawning 4000, en el proceso de desarrollo de supercomputadoras de alto rendimiento, Computing y Dawning han diseñado y distribuido algunos chips clave, como el enrutamiento de agujeros de gusano, pero básicamente no existe una producción en masa. Casi todos los chips de computadora de alto rendimiento de Sugon vendidos en grandes cantidades son importados, y la CPU y otros chips representan más del 80% del costo de las computadoras de alta gama. La diferencia importante entre Sugon 5000 y las computadoras de alta gama que hemos desarrollado en el pasado es que los tres chips centrales de la computadora (100) petaescala serán diseñados por Computing y Sugon.
Los tres chips centrales son: CPU multinúcleo Loongson, un controlador del sistema que conecta múltiples CPU en una placa y un chip conmutador que conecta cada nodo. Los tres chips centrales son difíciles. Si puede completarse según lo previsto, podemos declarar con seguridad que China ha dominado plenamente la tecnología central del diseño de supercomputadoras de alto rendimiento.
En nuestro plan de desarrollo, estos chips no son imitaciones de chips extranjeros, sino que deben diseñarse de forma independiente de acuerdo con los requisitos de la arquitectura HPP, que contiene muchas innovaciones originales: por ejemplo, nos esforzamos por lograrlo. por primera vez en el mundo, el mecanismo de transmisión de datos a nivel de registro (RTL) entre múltiples núcleos en la CPU hace posible que la velocidad de comunicación en la CPU supere la velocidad de computación, eliminando fundamentalmente los cuellos de botella de comunicación que adoptan el controlador del sistema y el chip de conmutación; prueba y amp; direccionable directamente La configuración de un bloqueo de hardware puede mejorar significativamente la eficiencia de la sincronización entre procesos, y la "sincronización" de hardware también mejorará en gran medida la eficiencia de la sincronización de aplicaciones paralelas utilizando el espacio de direcciones global para implementar la comunicación de "asignación" y reducir los retrasos en la comunicación; entre núcleos de CPU; se utilizan redes multicapa para mejorar El ancho de banda agregado y el rendimiento del intercambio de datos simultáneo entre múltiples núcleos rompen las barreras de comunicación.
Cabe señalar que desarrollar una computadora (100) petaflops es muy difícil en términos de implementación de ingeniería, lo cual es diferente de los proyectos de investigación científica ordinarios. Sugon 5000 debe resolver una serie de problemas a nivel mundial: tales como simuladores de sistemas completos para computadoras a petaescala; señales mixtas digitales-analógicas de alta frecuencia y señales mixtas óptico-eléctricas que puedan tolerar fallas de un solo procesador; Soporta aislamiento entre nodos. Proporcionar soporte eficaz para dos modos de computación paralela: el mecanismo de paso de mensajes y el espacio de direcciones global de miles de clientes mantienen un rendimiento de E/S estable en el modo de acceso concurrente de múltiples usuarios; transforman los algoritmos existentes y utilizan tecnología de compilación paralela para adaptar las aplicaciones a arquitecturas informáticas de petaescala; permitiendo escalabilidad a decenas de miles de procesadores y más. Éstas son dificultades que enfrentan los círculos académicos y las empresas internacionales. Todavía existe una gran brecha entre China y los países extranjeros en tecnología de ingeniería, y será necesario trabajar duro para dominar estas tecnologías.
3. La tecnología innovadora de Sugon 5000 también se refleja en su bajo costo, bajo consumo de energía y reducido espacio. El objetivo de Sugon 5000 es alcanzar el nivel líder mundial en términos de costo, consumo de energía y rendimiento de área por unidad.
Sobre la base de su bajo costo y bajo consumo de energía, la CPU multinúcleo de Loongson tiene ventajas únicas en estructura multinúcleo escalable, compatibilidad con conjuntos de instrucciones múltiples y alto rendimiento. Si utiliza la CPU multinúcleo Loongson, Sugon 5000 tendrá una gran ventaja en costo. Incluso si solo se usa la mitad de las CPU multinúcleo de Loongson y la otra mitad usa chips de CPU extranjeros (el Sugon 5000 es muy flexible y también puede admitir otras CPU convencionales, no limitadas a las CPU de Loongson), seguirá teniendo una gran ventaja. en costo, en comparación con las computadoras petaflops que se están desarrollando en el extranjero. El costo es mucho menor.
El plan Amanecer 5000 se ejecutará en dos fases. En 2008, las innovaciones de Dawning 5000 en software, hardware y arquitectura fueron verificadas por el sistema, prototipos y simuladores Dawning 5000A. En 2010, se lanzó el sistema Dawning 5000L.
Sugon 5000 no sólo satisface las necesidades estratégicas del país de teraflops de computadoras de alta eficiencia, sino que también irradia tecnologías clave a servidores empresariales, computadoras personales de alta eficiencia (teraflops), computadoras tipo caja de alta eficiencia ( teraflops), y computadoras escalables de alta eficiencia (teraflops) y otras formas de productos. Al final del undécimo plan quinquenal, el costo promedio de hardware por billón de computadoras de alto rendimiento será 30 veces menor que el de Sugon 4000A. Las ventas de marcas nacionales de computadoras de alto rendimiento han aumentado de 8 a 10 veces, alcanzando más de 4.000 unidades por año, lo que ha mejorado en gran medida la competitividad en el mercado de las marcas nacionales de computadoras de alto rendimiento y ha promovido efectivamente la popularización de las computadoras de alto rendimiento en nuestro país.