ישראלים שותפים בפיתוח מחשב העל החזק בעולם

חוקרים ומפתחים במעבדות המחקר של IBM בחיפה שותפים בפיתוח Blue Gene, אשר רשם בראשית החודש שיא עולם בביצועי מיחשוב-על.

מחשב העל BlueGene/L, שנבנה עבור משרד האנרגיה של ארצות הברית, ביצע 70.72 מיליארד פעולות חישוב בשנייה (teraflop/s), תוך שימוש במדד התעשייה LINPACK.

ההישג העניק למחשב העל את המקום הראשון ברשימת 500 המחשבים החזקים בעולם, שהתפרסמה בשבוע שעבר, זו השנה ה-12. רשימת ה-500 מתפרסמת פעמיים בשנה, בשיתוף פעולה בין אוניברסיטאות מנהיים בגרמניה, נוקסוויל טנסי, וברקלי קליפורניה.

IBM מחזיקה בארבעה מעשרת המקומות הראשונים (1,4,8,9). יצרנים מובילים אחרים בקרב מחשבי העל הם סיליקון גרפיקס ו-HP. במקום השני ברשימה ניצב מחשב מתוצרת SGI שנבנה עבור מעבדות Ames של סוכנות החלל האמריקאית, עם ביצועים של 51.87 טרה-פלופס.

מערכת נוספת של BlueGene תופסת את המקום הרביעי וזוכה בתואר המחשב החזק ביותר באירופה, עם 20,53 טרה-פלופס ומחשב "סופר-מק" המבוסס על שרתים של אפל, הניצב במקום השביעי, עם 12.25 טרה-פלופס.

54 מערכות ברשימה מתבססות על מעבדי POWER של יבמ – ובהן כאמור, 5 בעשרת המקומות הראשונים. 48 מבוססות על מעבדי PA Risc של HP, 31 על מעבדי AMD והשאר – על מעבדי אינטל. ארכיטקטורת האשכול (cluster) היא התצורה הפופולרית ביותר ברשימה, עם 296 מערכות.

בניתוח גיאוגראפי, בולטת מגמת הגידול במספר המערכות באסיה מחוץ ליפאן: הרשימה כוללת 30 מערכות ביפאן – ו-57 במדינות אחרות באסיה. אירופה מקדימה עדיין את אסיה, עם 127 מערכות. זינוק משמעותי נרשם בתחום מחשוב העל בסין, עם 17 מחשבי על לעומת 9 בלבד לפני שנה. מספר מחשבי העל בארה"ב עלה גם הוא מ- 247 ל- 267.

לראשונה מאז מתפרסמת הרשימה, חצה סך כל עוצמת המחשוב המצטברת של המחשבים הכלולים בה את סף הפטה-פלופס, והוא עומד עתה על 1.127 פטה לעומת 813 טרה-פלופס לפני ששה חודשים בלבד.

רוב מחשבי העל פועלים עם לינוקס

ארבעה מחמשת מחשבי העל המובילים פועלים באמצעות מערכת ההפעלה לינוקס, כולל Blue Gene. יוצא דופן הוא מחשב הסימולציה של כדור הארץ, מתוצרת NEC, שהחזיק במקום הראשון מאז הותקן, בשנת 2002 ונדחק השנה למקום השלישי. מחשב זה מתבסס על מערכת יוניקס.

בסך הכל, יותר מחצי ממחשבי העל מבוססים על מערכת ההפעלה לינוקס, כאשר אריך סטרומאייר, עורך רשימת 500 הגדולים, אינו צופה שינוי בדומיננטיות של תוכנת הקוד הפתוח בקרב מחשבי העל בזמן הקרוב. ההישג של לינוקס מרשים במיוחד לנוכח העובדה כי עד לפני כמה שנים מחשבי על לא פעלו כלל באמצעות מערכת ההפעלה החופשית.

אשכול על סטרואידים

BlueGene/L אינו אשכול במובן המסורתי של המילה על אף שהוא מיישם את תפישת האשכול באמצעות לינוקס. ב-IBM מכנים אותו "קלאסטר על סטרואידים". "רק לעתים נדירות מצליחה ארכיטקטורה חדשה לחלוטין להניב מיד שיפור בסדרי גודל שכאלה בתחום החיסכון במקום וזמינות העוצמה", ציין יריב ארידור, מנהל תחום מערכות מחשוב מבוזר במעבדות IBM בחיפה.

הצוות החיפאי אחראי לפתרון אחת הבעיות המורכבות ביותר בתחום מיחשוב-העל המאופיין בריבוי מעבדים מסיבי: תהליכי תזמון המשימות המבוצעים על ידי אלפי המעבדים המרכיבים את BlueGene/L. תזמון יעיל מבטיח ניצול מירבי של כושר העיבוד המלא של המעבדים האלה – בעוד המשמעות של כל ירידה ביעילות היא כי המעבדים נותרים למעשה ללא עבודה.

מערכת תזמון המשימות (job scheduler) שפותחה במעבדות בחיפה, אחראית לניהול המחיצות הדינמיות של המחשב: ניתן להקצות מספר מעבדים משתנה לכל משימה, לתגבר את המשימות החשובות על חשבון אלה הפחות קריטיות. המערכת מתזמנת את המשימות השונות, מעבירה אותן לביצוע ושולטת על תהליכי הביצוע שלהם. 

השימוש ב-BlueGene/L צפוי לקצר את משך העיבוד הנדרש בשורה ארוכה של בעיות מיחשוב. כך, למשל, משימת עיבוד שדרשה בשנת 2003 חודש ימים של עבודה על המחשב שדורג באותה שנה במקום השלישי ברשימת מחשבי העל, תדרוש שלושה ימים בלבד על המחשב החדש.

BlueGene/L הוא כיום רק רבע מהתצורה הסופית המתוכננת של BlueGene. בשלב הסופי, צפוי המחשב להיות בעל עוצמה גבוהה פי 9 ממחשב הסימולציה של כדור הארץ, הפועל כיום ביפן – וידרוש רק שביעית מצריכת הזרם שלו, ואחד חלקי ארבעה עשר משטח הרצפה. מדדי צריכת החשמל והשטח הנדרש חשובים במיוחד למוסדות מחקר אקדמי, מפתחים תעשייתיים וגופי ממשל הזקוקים למערכות מיחשוב-על יעילות.