Cách xây dựng siêu máy tính

Mùa hè năm ngoái, ba xe tải đã đi khắp miền bắc nước Anh để vận chuyển một loại hàng hóa bất thường. For 150 miles, almost 500 computers were individually wrapped in a duvet for protection.

Những chiếc máy tính này từng là một phần của siêu máy tính nặng 13 tấn ở Cheshire và đang được chuyển đến ngôi nhà mới của họ tại Đại học Durham. Giờ đây, sau nhiều tháng lắp đặt cật lực, siêu máy tính đã qua sử dụng này đã trở thành một trong những cỗ máy nghiên cứu thiên văn học lớn nhất quốc gia.

Với 4,3 petabyte dung lượng lưu trữ, nó có khoảng 1/10 dung lượng lưu trữ của siêu máy tính nhanh nhất ở Anh (Met Office’s Cray XC40) và có sức mạnh xử lý là 166 TeraFlops, so với khoảng 7.000 TeraFlops của Cray.

ĐỌC TIẾP: Bên trong thủ đô siêu máy tính của thế giới

Theo Lydia Heck, người đã điều hành máy tính tại Viện vũ trụ học tính toán của Durham trong 30 năm qua, việc kết hợp máy tính lại với nhau là một nỗ lực của cộng đồng. Các nhà nghiên cứu, sinh viên và giáo sư tình nguyện giúp ghép hình ghép lại với nhau, kết hợp một số thiết bị cũ của Durham với máy tính được vận chuyển trong xe tải.

Điều này bao gồm việc lấy ra từng đĩa trong số 2.400 đĩa lưu trữ từ tám giá đỡ, cài đặt lại chúng và sau đó dành hàng tuần để tìm và sửa lỗi.

Tại sao siêu máy tính lại quan trọng như vậy

Siêu máy tính đóng một vai trò quan trọng trong nghiên cứu khoa học bởi vì việc vượt qua ranh giới của kiến ​​thức đòi hỏi các máy tính ngày càng mạnh mẽ có thể thực hiện hàng nghìn phép tính mỗi giây.

Dự báo thiên văn, hóa học, sinh học và thời tiết đều dựa vào sức mạnh của siêu máy tính. Siêu máy tính không chỉ là máy tính mạnh nhất; chúng hoạt động theo một cách hoàn toàn khác với máy tính bình thường. Chúng thực hiện nhiều phép tính cùng một lúc, được gọi là xử lý song song, chứ không phải là máy tính bạn đang đọc nó thực hiện từng tác vụ một.

cách thêm nhạc vào ipod mà không cần itunes

Thông thường, chúng được sử dụng để tính toán các vấn đề phức tạp, nhiều trong số đó là cấp số nhân, có nghĩa là mỗi khi bạn muốn thêm một tham số, bạn sẽ tăng gấp đôi công suất cần thiết cho một mô phỏng.

ĐỌC TIẾP THEO: Tương lai của siêu máy tính có thể được cung cấp năng lượng bởi 'bụi ma thuật' được tạo thành từ ánh sáng và vật chất

Ví dụ, sức mạnh máy tính từ lâu đã là một yếu tố hạn chế trong thiên văn học. Vào những năm 1980, các nhà nghiên cứu đã tranh luận về việc liệu hệ mặt trời có di chuyển một cách hỗn loạn hay không, nhưng chỉ khi các máy tính mạnh hơn được phát minh thì cuộc tranh luận mới được giải quyết, nó có phần hỗn loạn.

Nâng cấp siêu năng lực

Siêu máy tính 'upcycled' của Durham hiện đang hoạt động, đóng góp vào cơ sở nghiên cứu quốc gia DiRAC của Vương quốc Anh chuyên vềnghiên cứu vật lý hạt, thiên văn học và vũ trụ học. Máy mớichạy các mã nghiên cứu về vật lý hạt, vật lý hạt nhân, thiên văn học và vũ trụ học. Các nhà nghiên cứu từ khắp nơi trên cả nước có thể xin thời gian trên máy, có thể được truy cập từ xa từ mọi nơi trên thế giới.

Nhưng còn nhiều điều để vận hành một siêu máy tính hơn là nhìn bằng mắt. Máy cần có hệ thống điện liên tục, làm mát bằng nước và không khí, đồng thời có máy phát điện diesel riêng để dự phòng.

Bước vào căn phòng chứa chiếc máy, ở tầng trệt của tòa nhà Khoa học Trái đất của Durham, cảm giác đầu tiên đập vào mắt là hơi nóng và tiếng ồn.

Heck nói rằng có hơn 500 máy tính ở đây, tất cả đều đang kêu gào. Hãy tưởng tượng nhiệt có thể được tạo ra từ máy tính để bàn hoặc máy tính xách tay của bạn và nhân nó với 500.

làm thế nào để bạn thả một ghim trên bản đồ google?

Các lon nitơ trị giá 150.000 bảng Anh được giữ trên mái nhà, sẵn sàng triển khai trong trường hợp hỏa hoạn. Vì nước không thể sánh được với năng lượng do những cỗ máy này tạo ra, nên lựa chọn duy nhất là bỏ đói một ngọn lửa oxy.

Bên cạnh là người anh em nhỏ của siêu máy tính mới nhất, một danh sách ước tính khoảng 200 máy tính đang dần ngừng hoạt động. Heck cho biết mỗi khi một trong những chiếc máy bị hỏng, thay vì sửa chữa nó, nhóm nghiên cứu chỉ để nó chết.

Xem liên quan Trung Quốc hiện là thủ đô siêu máy tính của thế giới Tương lai của siêu máy tính có thể được cung cấp năng lượng từ 'bụi ma thuật' được tạo thành từ ánh sáng và vật chất

Làm việc liên tục, một số mã chạy trên máy tính kéo dài hàng triệu giờ tính toán, có nghĩa là không có chỗ cho việc cắt điện hoặc thậm chí là giảm tốc. Một máy phát điện cung cấp hệ thống điện của máy tính, trong khi hai máy phát điện chạy dầu trong khuôn viên trường luôn sẵn sàng trong trường hợp khẩn cấp. Năm ngoái chúng tôi đã phải sử dụng những thứ này một vài lần, Heck nói với tôi, nhưng không quá nhiều trong năm nay, may mắn thay - họ làm một cây vợt như vậy và không có mùi quá dễ chịu!

Hệ thống HPC Trung tâm Dữ liệu DiRAC được lắp đặt tại Durham đã được tăng cường nhờ việc triển khai COSMA6, một cỗ máy có 8.000 lõi Intel Sandy Bridge và 4,3 petabyte dung lượng lưu trữ. Nguồn lực bổ sung là cần thiết để duy trì khả năng cạnh tranh của cộng đồng nghiên cứu đang được DiRAC sử dụng trong 12 tháng kể từ tháng 4 năm nay.

Hệ thống HPC mới tại Đại học Durham là minh chứng cho kỹ năng của tất cả những người tham gia dự án, những người đã có thể cài đặt lại một cụm máy cũ, thêm vào bộ nhớ RAM mới và thiết kế một giải pháp sẽ chứng minh được giá trị đối với cộng đồng nghiên cứu. , Julian Fielden, Giám đốc điều hành của nhà cung cấp dịch vụ máy tính OCF nhận xét. Chúng tôi có một lịch sử làm việc lâu dài với Đại học Durham nên chúng tôi thực sự rất vui khi được tham gia vào một dự án độc đáo như vậy.

Và không ai trong số đó có thể thành hiện thực nếu không có Heck. Điều rõ ràng sau khi trải qua một buổi chiều với cô ấy và những chiếc siêu máy tính của cô ấy, đó là tình yêu của cô ấy dành cho những cỗ máy - một cảm giác rất dễ lây lan. Trong nhiều thập kỷ làm việc tại Durham, cô đã tiếp tục hợp tác chặt chẽ với các sinh viên. Cô ấy nói đó là bởi vì họ giữ cho tôi trẻ.

Trên hết, Heck đam mê truyền cảm hứng cho những phụ nữ trẻ đi vào ngành kỹ thuật, và mặc dù sinh viên có thể đi qua các hành lang và các nhà nghiên cứu thậm chí có thể sử dụng khả năng của siêu máy tính mà không cần gặp Heck, cô ấy là một phần cơ bản của trường đại học và nghiên cứu rộng hơn cộng đồng.

Hình ảnh: Abby Beall