Un supercomputer giapponese abbina CPU, GPU e SSD

Tsubame 2.0 è il nome scelto per indicare un nuovo supercomputer sviluppato in Giappone; con una potenza massima dichiarata in 2,39 PetaFLOPS questa soluzione si posiziona al secondo posto tra i 500 top supercomputer mondiali, stando ai dati aggiornati nella lista del mese di Giugno 2010.

Alla costruzione di questo supercomputer contribuiranno NEC e HP; la sede scelta è il Tokyo Institute of Technology, mentre per potenza di elaborazione questo risulterà essere il più potente supercomputer situato su suolo giapponese, il primo a superare la soglia di 1 PetaFLOPS.

L'approccio scelto per la sua costruzione è di tipo ibrido: accanto a tradizionali architetture di processore troviamo infatti GPU NVIDIA della serie Tesla M2050. La risultante è quindi una potenza elaborativa massima di picco che per il 90% circa dipende proprio dalla componente GPU, elemento che rende questo supercomputer di fatto una soluzione di calcolo di tipo vettoriale.

In funzione del tipo di elaborazione eseguita la potenza massima di picco varia sensibilmente. Il massimo teorico di 2,39 PetaFLOPS scende nell'intervallo tra 1,1 e 1,4 PetaFLOPS utilizzando il ben noto benchmark Linpack, ponendo questo supercomputer tra il terzo e il quarto posto nell'attuale classifica dei Top 500. Utilizzando sistemi di stima metereologica, che ben si adattano alla computazione vettoriale, è possibile ottenere una potenza di picco di 150 TeraFLOPS, circa il triplo del massimo attualmente ottenibile per questi scenari di elaborazione.

Quali sono gli elementi che compongono questa soluzione? Alla base troviamo processori Intel Xeon 5600, appartenenti alla famiglia Westmere-EP, con frequenza di clock di 2,93 GHz e architettura a 6 core. Dal versante GPU, come abbiamo detto, la scelta è caduta su soluzioni NVIDIA Tesla M2050, basate su architettura Fermi.

In totale troviamo 2.816 processori, abbinati a 4.224 GPU Tesla: il rapporto vede quindi 3 schede video collegate a un server, all'interno del quale trovano posto due CPU. La potenza di calcolo di ogni nodo di elaborazione (3 GPU e 2 CPU) è pari a 1,6 TeraFLOPS; per ogni armadio rack la potenza complessiva sale a 51,2 TeraFLOPS.

L'architettura memoria è di tipo misto: il design prevede infatti memoria locale per CPU e GPU, con quantitativi rispettivamente pari a 80,6 Terabytes e 12,7 Terabytes, affiancati da 173,9 Terabytes di storage locale composto da unità SSD. Questa scelta permette di ottenere elevate prestazioni sia in lettura come in scrittura dei dati

Particolarmente interessanti le ottimizzazioni introdotte in termini di consumo complessivo. A dispetto di un aumento della potenza di calcolo di 25 volte rispetto alla soluzione Tsubame 1.0, il nuovo supercomputer genera un consumo complessivo pari a 1MW, contro gli 0,85MW del sistema che andrà a sotituire. Da questo un costo di mantenimento del sistema molto ridotto, considerandone la potenza elaborativa complessiva.