Ett EU-initiativ har designat och utvecklat en datorplattform baserad på en ny minnesteknik. Det kommer att bidra till att förbättra input/output (I/O) prestanda för högpresterande datorsystem (HPC).

Tack vare deras förmåga att implementera simuleringsbaserad förutsägbarhet med hög noggrannhet, HPC-system används alltmer i olika applikationer, som spänner över praktiskt taget alla branscher och sektorer. HPC, som involverar tusentals processorer som arbetar parallellt med att analysera miljarder databitar i realtid, är inte utan utmaningar.

Mer komplexa krav på vetenskaplig modellering och simulering framhäver behovet av snabbare HPC-system som för närvarande kan utföra över hundra kvadriljon flyttalsoperationer per sekund (FLOPS). Nästa steg är exascale computing, som skulle kunna leverera minst en exaFLOPS, eller en miljard miljarder operationer per sekund – en nivå som förväntas nås 2021. Exascale-teknik kommer att möjliggöra mycket mer exakta, detaljerad och större modellering och simulering än de som tillhandahålls av befintliga system, men det finns flera utmaningar inblandade. En viktig sådan är I/O-flaskhalsen där ett system inte har tillräckligt snabb I/O-prestanda. Det EU-finansierade NEXTGenIO-projektet tog upp just denna fråga.

Projektets webbplats säger:"Nuvarande system kan behandla data snabbt, men hastigheterna begränsas av hur snabbt systemet kan läsa och skriva data. Detta innebär en betydande förlust av tid och energi i systemet. Att kunna bredda sig, och slutligen eliminera, Den här flaskhalsen skulle avsevärt öka prestanda och effektivitet hos HPC-system." NEXTGenIO designade och byggde en prototyp av hårdvaruplattform för att uppnå enorma vinster i I/O-kapacitet inom superdatorer, använder en ny icke-flyktig NVRAM-teknik (Random Access Memory). NVRAM kan hämta lagrad data även efter ett strömavbrott. Förutom hårdvaran, projektet utvecklade också en fullständig mjukvarustapel som är utplacerad på prototypen. Det nya systemet ses som spelförändrande på grund av dess förmåga att överbrygga gapet mellan minne och lagring.

Dr. Michèle Weiland från EPCC, superdatorcentret vid NEXTGenIO projektkoordinator University of Edinburgh, sammanfattar projektets mål i en intervju med "Primeur Magazine":"Projektets mål var att ta bort I/O-flaskhalsen så mycket som möjligt från HPC-simuleringar, och inte bara traditionella HPC-simuleringar utan även de kommande dataintensiva och dataanalytiska applikationerna. Syftet var att försöka använda den här nya minnestekniken för att bli av med prestandagapet som du har mellan DRAM [dynamiskt random access memory] och strömförsörjningen och lägga ett lager däremellan."

Igång

Dr. Weiland tillägger att systemet som utvecklats av NEXTGenIO-projektet (Next Generation I/O for Exascale) kommer att fortsätta köras i tre år. I samma intervju, EPCC:s Adrian Jackson säger:"Vi har nu ett trevligt stabilt användbart system och vi har nu två eller tre år på oss att dra nytta av detta. Det kommer att bli mycket arbete med att ta ansökningar och optimera dem, se hur användarna kommer att använda dem och hur branschen kommer att interagera."

En nyhet om "HPCwire" belyser flera HPC-användningsfall för projektet. En av dem är projektpartner European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF). "Med hjälp av NEXTGenIO-plattformen, ECMWF demonstrerade förmågan att mata ut data till den nya minnesklassen och avsevärt öka prestandan."