Компьютер как Эдисон

Обновлено: 02.07.2024

Национальный центр научных исследований в области энергетики (NERSC) недавно принял "Эдисон", новый флагманский суперкомпьютер, предназначенный для научных исследований.

Названный в честь американского изобретателя Томаса Альвы Эдисона, Cray XC30 будет посвящен на церемонии, которая пройдет в Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли Министерства энергетики США (Berkeley Lab) 5 февраля, и ученые уже сообщают о результатах.

Около 5000 исследователей работают над 700 проектами и запускают 600 различных программных вычислений в NERSC, которым управляет Berkeley Lab. Ежегодно они выпускают в среднем 1700 рецензируемых публикаций, что делает NERSC самым продуктивным научно-вычислительным центром, обслуживающим Управление науки Министерства энергетики.

"Мы поддерживаем очень широкий спектр научных исследований, от фундаментальных исследований в области энергетики до климатологии, от биологических наук до открытия новых материалов, изучения физики высоких энергий и даже открытия самого происхождения Вселенной", – сказал директор NERSC Судип Досандж.< /p>

Edison может выполнять почти 2,4 квадриллиона операций с плавающей запятой в секунду (петафлоп/с) на максимальной теоретической скорости. Хотя теоретические скорости впечатляют, «давний подход NERSC заключается в том, чтобы оценивать предлагаемые системы по тому, насколько хорошо они отвечают потребностям нашего разнообразного сообщества исследователей, поэтому мы фокусируемся на устойчивой производительности в реальных приложениях», — сказал заместитель операционного отдела NERSC Джефф Бротон, который руководил отделом закупок Edison.

"Для нас действительно важна научная продуктивность наших пользователей", – сказал Досанж. Вот почему Edison был настроен так, чтобы одинаково хорошо справляться с двумя видами вычислений: анализом данных и моделированием и моделированием.

Анализ данных объединяет моделирование и моделирование

Традиционно научные суперкомпьютеры настраиваются для имитации и моделирования сложных явлений, таких как наноматериалы, преобразующие электричество в фотоны света, изменение климата на протяжении десятилетий или столетий или межзвездные газы, образующие звезды и галактики. Для моделирования требуется много процессоров, работающих одновременно, но не обязательно много памяти для каждого процессора.

Анализ данных, такой как секвенирование генома или программы молекулярного скрининга, которые ищут новые многообещающие материалы или лекарства, часто требуют высокопроизводительных вычислений, т. е. одновременного запуска большого количества слабосвязанных симуляций. Такие «ансамблевые вычисления» требуют больше памяти на узел и обычно распределяются по отдельным компьютерным кластерам. Однако по мере того, как инструменты и эксперименты предоставляют все больше и больше данных, ученым требуется больше вычислительной мощности для их обработки; поэтому меньших кластеров больше недостаточно.

"Учреждения Министерства энергетики наводнены данными, которые исследователи не в состоянии понять, обработать или проанализировать в достаточной мере", – сказал Досандж. Исторически сложилось так, что NERSC был экспортером данных, поскольку ученые проводили крупномасштабные симуляции, а затем перемещали эти данные на другие сайты. Но с ростом количества экспериментальных данных, поступающих с других сайтов, NERSC теперь является нетто-импортером, ежемесячно получая петабайт данных из таких областей, как биологические науки, климат и физика высоких энергий.

По словам Досанджа, оба типа вычислений в значительной степени зависят от перемещения данных. «Поэтому Edison был оптимизирован для этого: у него действительно высокоскоростное соединение, большая пропускная способность памяти, много памяти на узел и очень высокая скорость ввода/вывода в файловую систему и дисковую систему». /p>

"Если у вас есть вычислительный ресурс, такой как Edison, способный решать различные классы задач, то вы можете использовать все возможности вашей системы для решения поставленной задачи, будь то высокопроизводительное секвенирование генома или высокопроизводительное параллельное моделирование климата", – сказал Бротон.

Меньше времени на настройку кода, больше времени на науку

Поскольку Edison не использует ускорители, такие как графические процессоры (GPU), ученые смогли перенести свои коды из предыдущей флагманской системы NERSC (Cray XE6, названной в честь ученого-компьютерщика Грейс Хоппер) в Edison практически без изменений. , еще одно соображение, направленное на то, чтобы ученые продолжали заниматься наукой, а не переписывать код.

«Мы смогли открыть Edison для всех наших пользователей вскоре после установки для тестирования, и система сразу же была заполнена, — сказал Бротон. К тому времени, когда Edison был принят и запущен в производство, ученые потратили миллионы процессорных часов на исследования в таких различных областях, как поглощение углерода, наноматериалы, космология и горение.

И хотя исследователи могут не увидеть или не оценить достижения Эдисона в области энергоэффективности, это повлияет на их способность заниматься наукой. "В ближайшие годы производительность будет больше зависеть от мощности, чем от чего-либо еще, поэтому энергоэффективность имеет решающее значение", – сказал Досандж.

Естественное охлаждение

В рамках подготовки к переезду в 2015 году в специально построенный центр обработки данных (центр вычислительных исследований и теории) Edison — первый суперкомпьютер в NERSC, охлаждение которого осуществляется исключительно за счет внешнего воздуха. Этот метод известен как "естественное охлаждение". Эдисон охлаждается без механических чиллеров. Вместо этого вода циркулирует через наружные градирни и обратно во внутренние радиаторы системы, которые охлаждают воздух, а не нагревают его. Вентиляторы, расположенные между каждой парой шкафов в ряду, тянут воздух с одного конца; пропустите его через радиатор, по горячим компонентам и к следующему набору шкафов, прежде чем он выйдет в конце ряда. Этот поперечный поток воздуха, или поперечное охлаждение, более энергоэффективен, чем типичный поток воздуха спереди назад в большинстве систем.

Зачем делать ПК размером с почтовую марку? Потому что у ARM было так много мест, куда его можно было бы прикрепить.

Существует множество процессоров для использования в носимых устройствах и крошечных новых устройствах, которые составят Интернет вещей.

Большинство из них созданы ARM, а встроенные контроллеры на основе более старых архитектур, таких как MIPS, имеют тенденцию появляться в более крупных устройствах, таких как сетевые видеокамеры или телевизионные приставки.

Если вам нужен процессор, достаточно маленький, чтобы поместиться в кабель или бритву, используйте чип ARM. Schick использует микросхему ARM для управления двигателем, который заставляет бритвы вибрировать с нужной частотой, чтобы ваши волосы вставали дыбом и вы брелись чище.

Напротив, крошечный ПК с процессором Mullins, который AMD продемонстрировала на выставке CES в этом году, был размером со смартфон, примерно такого же размера, как плата для ПК Galileo, которую Intel предоставила разработчикам в прошлом году. В прошлом мы видели ПК, которые поместились бы в спичечный коробок или были примерно того же размера, что и Raspberry Pi. Edison, разработанный в исследовательских лабораториях Intel в Пекине, намного меньше.

Весь ПК имеет размер SD-карты; Память DDR2 с низким энергопотреблением установлена поверх 22-нм процессора (это Quark SoC), радиомодули Wi-Fi и Bluetooth LE находятся рядом с флэш-накопителем, и когда вы переворачиваете его, он имеет тот же разъем SDIO, что и любая другая SD-карта, чтобы вы могли вставить ее в компьютер для программирования. Он также имеет подключение к SIM-карте, поэтому вы можете получать данные с устройства Edison таким же образом, и у него есть контакты для стандартных маломощных шин, используемых во многих устройствах (GPIO, UART, I2C, SPI и PWM).

Знакомый ПК

Вы получаете двухъядерный процессор, который Intel называет классом Pentium; мы бы назвали его субатомом (на самом деле название кварка может быть шутливой отсылкой к этому, поскольку кварки — это субатомные частицы). Ядро с низким энергопотреблением работает под управлением ОС Intel реального времени, которая может справиться с основами поддержания работоспособности устройства, другое работает под управлением Linux, и у Intel уже есть программное обеспечение от Mathematica, которое может работать на нем. Вероятно, было намного проще добраться до Edison, потому что под ним находится знакомый ПК.

Прелесть Edison заключается в том, что разработчики Linux, которые привыкли писать код для ПК, получают очень знакомую модель программирования, которая упрощает написание драйверов для всех датчиков, которые вы, возможно, захотите встроить в носимое устройство, а также открытие оборудования. для разработчиков, у которых нет опыта работы с системами реального времени (с которыми обычно гораздо сложнее работать, чем с более щадящим кодом x86). Но они также имеют низкое энергопотребление, которое вы ожидаете от встроенного процессора.

"Во включенном состоянии он потребляет 1 Вт, – сказал нам Рэнди Ванг из Intel Labs China, – но менее 250 мВт, если у вас работает только маленькое ядро, поддерживающее его работоспособность". Таким образом, когда активны только датчики, энергопотребление низкое; когда они обнаруживают что-то, на что вы хотите, чтобы устройство реагировало, ядро Linux просыпается и выполняет свою работу. В будущем, пообещал он, "она станет намного ниже".

Он настроен оптимистично в отношении Эдисона по сравнению с другими вариантами. «Другие, которые меньше, не имеют таких же возможностей с точки зрения DRAM и ЦП. Другие, которые могут делать столько же, больше или работают горячее».

У команды большие планы по добавлению дополнительных функций в Edison. Сегодня у него нет таких аппаратных кодеков, как H.264 (что экономит много энергии при воспроизведении видео), но со временем они появятся, сказал нам Ван. План состоял в том, чтобы быстро выпустить первую модель, а затем начать добавлять дополнительные функции и уменьшать размер устройства.

«В ближайшие пару лет мы будем больше интегрировать радио. Хранилище может стать памятью с фазовым переходом в SoC, которая также действует как DRAM. Через несколько лет это будет просто один чип. через несколько лет размер SD будет микро SD."

Это означает, что радионяня, которую Rest Devices продемонстрировала на выставке CES, не должна будет служить детской игрушкой, если ребенок сорвет ее со своего комбинезона и начнет сосать. он может быть достаточно маленьким, чтобы его можно было вшить в этикетку (хотя вы, возможно, не захотите его стирать), и достаточно маленьким, чтобы поместиться в кофейную чашку, которая меняет цвет, чтобы показать вам, что у вашего ребенка жар. Конечно, чипы ARM и все остальное тоже будут уменьшаться, но при таких размерах у Intel есть шанс получить долю в Интернете вещей.

Автор

Мэри (Twitter, Google+, веб-сайт) начала свою карьеру в Future Publishing, впервые увидела крах AOL, когда руководила каналом AOL в Великобритании, и более десяти лет работала техническим писателем-фрилансером. Она использовала все выпущенные версии Windows и Office, а также все смартфоны, но все еще ищет идеальный планшет. Да, у нее действительно есть USB-серьги.

Названный в честь американского изобретателя Томаса Алвы Эдисона, Edison представляет собой суперкомпьютер Cray XC30, который будет обслуживать 5000 исследователей в Национальном научно-вычислительном центре энергетических исследований, самом производительном научно-вычислительном центре Министерства энергетики. Edison уникален среди научных суперкомпьютеров своей способностью с одинаковой легкостью обрабатывать данные и моделирование, а также дизайном и развертыванием, ориентированными на научную продуктивность. Предоставлено: Национальная лаборатория Лоуренса Беркли.

Национальный центр научных исследований в области энергетики (NERSC) недавно принял на вооружение новый флагманский суперкомпьютер Edison, предназначенный для научных исследований. Названный в честь американского изобретателя Томаса Альвы Эдисона, Cray XC30 будет посвящен на церемонии, которая пройдет в Национальной лаборатории Лоуренса Беркли Министерства энергетики США (Berkeley Lab) 5 февраля, и ученые уже сообщают о результатах.

Анализ данных, например программы секвенирования генома или молекулярного скрининга, которые ищут новые многообещающие материалы или лекарства, часто требуют высокопроизводительных вычислений — одновременного запуска большого количества слабосвязанных симуляций. Такие «ансамблевые вычисления» требуют больше памяти на узел и обычно распределяются по отдельным компьютерным кластерам. Однако по мере того, как инструменты и эксперименты предоставляют все больше и больше данных, ученым требуется больше вычислительной мощности для их обработки; поэтому меньших кластеров больше недостаточно.

Джефф Бротон, заместитель NERSC по операциям и руководитель отдела закупок Edison; Кэти Йелик, заместитель директора лаборатории компьютерных наук в Berkeley Lab; и Судип Досанж, директор подразделения NERSC, позируют с Edison, новым флагманским суперкомпьютером NERSC.

"Учреждения Министерства энергетики наводнены данными, которые исследователи не в состоянии понять, обработать или проанализировать в достаточной мере", – сказал Досандж. Исторически сложилось так, что NERSC был экспортером данных, поскольку ученые проводили крупномасштабные симуляции, а затем перемещали эти данные на другие сайты.Но с ростом количества экспериментальных данных, поступающих с других сайтов, NERSC теперь является нетто-импортером, ежемесячно получая петабайт данных из таких областей, как биологические науки, климат и физика высоких энергий.

"Поскольку мы отмечаем 40-летие NERSC, вполне уместно, что мы начинаем год с посвящения Edison, системы, которая воплощает в себе наш руководящий принцип на протяжении последних четырех десятилетий: вычисления на службе науки", – сказал Досанж, директор NERSC."< /p>

Эдисон в цифрах

124 608 вычислительных ядер
332 ТБ памяти
2,39 петафлопс в секунду пиковой производительности
Пропускная способность глобальной памяти 462 терабайта в секунду
11 терабайт в секунду – пропускная способность сети пополам
7,56 петабайт дискового пространства.
Пропускная способность ввода/вывода 163 гигабайта в секунду

Этот документ защищен авторским правом. За исключением любой честной сделки с целью частного изучения или исследования, никакая часть не может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

Intel совершенствует свой самый маленький компьютер Edison, предназначенный для носимых устройств и представленный в январе.

Первоначальный компьютер Intel Edison размером с SD-карту имел ограниченные возможности, поэтому его можно было использовать для нескольких носимых устройств. По словам Майка Белла (Mike Bell), вице-президента и генерального директора группы новых устройств в Intel, обновление позволит использовать Edison в носимых устройствах с большим количеством датчиков и беспроводной связью.

"Мы решили сделать Edison немного лучше", — сказал Белл. "Люди вышли из деревянного дома, чтобы поговорить с нами о том, что они могут с ним сделать".

Эдисон предназначен для использования в небольшой гибкой электронике, которую можно носить на теле. В то время как смарт-часы, фитнес-трекеры и мониторы здоровья привлекают наибольшее внимание, Intel надеется, что Эдисон будет использоваться в качестве стартовой площадки для экспериментов с новыми дизайнами носимых продуктов. Intel разрабатывает прототипы устройств, которые можно носить на голове, запястье и лодыжке, а ранее на этой неделе купила компанию Basis Science, производящую фитнес-трекеры.

По словам Белла, Intel добавила в обновленный Edison концентратор датчиков, и пользователи смогут добавлять датчики для определения местоположения, окружающей среды и света.

Но улучшения сделают прямоугольную печатную плату на 1 миллиметр больше с каждой стороны. Intel пришлось добавить схемный блок с набором разъемов, к которым можно подключать отдельные платы или датчики.

"Меньше не может быть лучше", — сказал Белл, добавив, что разъемы важны для повышения удобства использования чипа.

По словам Белла, хотя смарт-часы могут быть слишком маленькими, Edison по-прежнему подходит для носимых устройств, таких как смарт-рубашки или мониторы здоровья. Белл представил Эдисона в умном американском футбольном шлеме, где чип мог бы в реальном времени анализировать данные, связанные с воздействием удара, сказал Белл.

«К этому можно подключить [любой датчик], — сказал Белл.

По словам Белла, добавление большего количества датчиков обычно приводит к увеличению энергопотребления, но чип в Edison сможет обрабатывать вычисления, потребляя при этом минимальное количество энергии, необходимое для этой операции. Усовершенствованный Edison также лучше справляется с передачей данных в облако по беспроводному соединению.

Intel поставит Edison летом в США, хотя Белл не стал комментировать цену. Intel продает более крупный компьютер без корпуса для носимых устройств под названием Galileo по цене от 60 до 70 долларов через дистрибьюторов. В носимых комплектах Intel используется процессор Quark с низким энергопотреблением, основанный на архитектуре x86.

Другие поставщики, например Freescale, выпускают переносные комплекты для разработки, но эти платы имеют размер кредитной карты или больше. Эти комплекты в основном предназначены для создания прототипов и разработки приложений для носимых устройств и имеют дополнительные функции, такие как возможность беспроводной зарядки.

Эти улучшения обеспечат Эдисон «защитой от будущего», сказал Белл, добавив, что компания будет смотреть на то, какими будут носимые устройства, прежде чем определять будущие чипы. Intel также разрабатывает платы, которые можно подключить к Edison через концентратор датчиков, который будет выпущен позднее.

Компьютеры понимают нас, воспринимая свет,
звуковые волны, прикосновения и давление.

Изменение того, как свет проникает в компьютеры и выходит из них

Исследователи оптики

Разработка линз и другого оборудования, использующего свойства света

Найдите материалы, которые лучше пропускают свет

Материалисты

Откройте для себя и создайте новые материалы для линз и дисплеев

Найти и идентифицировать сигнал, например человеческое лицо

Ученые в области компьютерного зрения

Научите компьютеры видеть и фильтровать необходимые данные через камеры

Распознавать и понимать человеческое прикосновение

Исследователи прикосновений и давления

Читайте емкостное прикосновение, давление и отличайте один палец от нескольких пальцев

Превратите фотоны света в цифровые сигналы

Инженеры-электрики

Создавайте схемы для преобразования того, что видит компьютер, в то, что он может понять

Ускорьте интерпретацию сигналов

Оптимизаторы параллельных вычислений

Используйте многоядерные вычисления для повышения скорости обработки сигналов

Сделайте вычисления быстрее

Инженеры-механики

Новаторские физические компьютеры, чтобы лучше обрабатывать и обрабатывать данные

Возвращать данные людям в понятной форме

Инженеры-разработчики программного обеспечения

Используйте датчики, дисплеи и алгоритмы для взаимодействия с конечными пользователями

Факты о лаборатории Эдисона

Обложка Surface Touch Cover: чувствительность к давлению, молниеносная выборка и мультитач позволяют обложке работать как клавиатура — даже без движущихся частей.

Surface. Оригинальный мультисенсорный проект Pixel Sense был запущен командой Edison Labs. Не будет преувеличением сказать, что эта группа изобрела Surface.

Мышь MS Touch: они создали колесо прокрутки с высоким разрешением, колесо наклона, оптическое слежение и баллистический алгоритм указателя для перемещения курсора мыши.

У ASG есть три робота-манипулятора (с шестью степенями свободы), ни с одним из которых вы не хотите бороться на руках (они известны как "создатели вдов").

Доступ к их лаборатории компьютерного зрения контролируется технологией распознавания радужной оболочки глаза, созданной командой.

У них есть промышленная вышивальная машина для смарт-тканей следующего поколения, которую они планируют представить.

Участники команды родились в девяти разных странах и говорят на шести языках.

В команде есть писатель-фантаст, боец спецназа и игрок в пинг-понг.

Пятая часть команды ездит на работу на велосипедах каждый день, в любую погоду.

Читайте также: