25 августа 1997 г. - Новая вычислительная концепция, созданная по образцу успешных космических полетов, может вскоре помочь исследователям из Университета Делавэра завершить архитектурный план суперкомпьютера, который в 1 миллион раз мощнее, чем самый совершенный персональный компьютер, представленный на рынке..
Способная обрабатывать 1 миллион миллиардов команд или «операций с плавающей запятой» в секунду, первая в мире «петафлопсная» машина может иметь сверхпроводящие микропроцессоры, трехмерное голографическое хранилище данных, передовую полупроводниковую память и оптические соединения. Но сначала исследователи должны выяснить, как компенсировать тот факт, что вычислительные чипы машины будут работать намного быстрее, чем ее память.
Концепция космических вычислений должна помочь преодолеть этот технологический разрыв, говорит Гуан Р. Гао, директор растущей Лаборатории компьютерной архитектуры и параллельных систем (CAPSL) UD и ведущий эксперт по «модели многопоточных программ, стратегия обработки, привлекающая все большее внимание разработчиков высокопроизводительных микросхем и систем. Гао представил последние результаты своей исследовательской группы на национальном семинаре по многопоточной архитектуре гибридных технологий (HTMT), который проходил в UD 20-21 июля.
Как работает концепция? Ключевым моментом, по словам Гао, является подготовка «параллельных вычислительных потоков - по сути, множества независимых путей выполнения инструкций - внутри иерархии памяти более низкого уровня машины». Гао объясняет, что мозг многопоточного компьютера с производительностью петафлопс, ряд процессоров, работающих на сверхпроводящих материалах, которые теряют всякое сопротивление электричеству при глубоком охлаждении, будет по очереди выполнять множество различных задач. К сожалению, эти сверхпроводящие процессоры могут столкнуться с проблемами при сборе информации из множества разных мест в иерархии глубокой памяти компьютера, таких как блок оптической памяти или область динамической памяти с произвольным доступом (D-RAM). Поэтому различные типы данных должны быть преобразованы в единую «капсулу» или пакет информации, говорит Гао.
Другими словами: «Вы снабжаете свою капсулу всей информацией, необходимой процессорам, прежде чем запускать ее в сверхпроводящую область», - говорит Гао. «Если вы запускаете информацию без предварительной ее подготовки, выполнение задач почти наверняка будет прервано, пока процессор будет получать то, что ему нужно, с разных сайтов». В конце концов, «если бы марсоход был отправлен в космос без всего необходимого оборудования, - отмечает Гао, - эта миссия была бы катастрофой!»
Для решения крупных нестандартных задач, начиная от прогнозирования погоды в реальном времени и биохимического моделирования и заканчивая моделированием сложных систем, таких как самолеты, может оказаться необходимым компьютер с производительностью петафлопс, говорит Кевин Б. Теобальд, один из полудюжины аспирантов и докторантов в лаборатории Гао. Работа Гао «является критическим элементом успеха проекта HTMT», - говорит исследователь Томас Стерлинг из Лаборатории реактивного движения (JPL) в Пасадене, Калифорния, главный исследователь проекта HTMT и один из трех провидцев, предложивших петафлопс. машина 1995 года.
В результате исследования, финансируемого Национальным научным фондом и Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА), проект HTMT в настоящее время спонсируется Агентством перспективных оборонных исследований (DARPA) и Управлением национальной безопасности (АНБ). и НАСА. Лаборатория Гао получит 800 000 долларов в течение следующих нескольких лет на разработку архитектурного чертежа петафлопсного компьютера. Наряду с UD в проект HTMT входят Калифорнийский технологический институт и JPL, Государственный университет Нью-Йорка в Стоуни-Брук, Университет Нотр-Дам, Принстонский университет, а также правительственные и отраслевые лаборатории.
Члены команды UD - ветераны системного проектирования, которые ранее разработали высокопроизводительную, многопоточную, многопроцессорную систему, известную как EARTH (Эффективная архитектура для запуска потоков) - проект, которым руководит Гао из Университета Макгилла в Монреале, где он преподавал, прежде чем поступить на факультет UD в 1996 году. Платформа EARTH построена на основе 20-узловой 40-процессорной параллельной машины под названием MANNA (массивно-параллельная архитектура для числовых и нечисловых приложений), предоставленной GMD-First. компьютерная фирма Берлина, Германия. Докторант Андрес Маркес, который помогал разрабатывать систему памяти для MANNA, теперь является частью команды UD и одним из ведущих разработчиков проекта HTMT, отмечает Гао.
Система EARTH также может работать на параллельном компьютере IBM SP-2 благодаря поддержке CJ Tan и других сотрудников IBM T. J. Исследовательский центр Уотсона. Тан, старший менеджер, отвечающий за шахматный проект IBM Deep Blue, выступит в UD 21 октября.