Slik ser Fujitsu for seg maskinhallen til K når den ferdigstilles i 2012, med 800 rack. K står for det japanske ordet kei for 10^16, og henviser til ytelsesmålet på 10 petaflops. (Bilde: Fujitsu)

Bygger supermaskin med 80.000 prosessorer

Fujitsu kan gjenerobre ledelsen i «Top 500» med sin Sparc-baserte «K»-maskin.

Fujitsu melder at de er i gang med å levere komponentene til det de håper skal være verdenens raskeste superdatamaskin når den settes i produksjon høsten 2012.

Maskinen bærer den uformelle betegnelsen «K», etter det japanske ordet «kei» for 10^16. Det viser til ytelsesmålet, 10 petaflops. Den kraftigste maskinen på dagens Top 500-liste er en Opteron-basert Cray i USAs Oak Ridge National Laboratory, på 1,76 petaflops.

Formelt heter maskinen «Next-Generation Supercomputer». Prosjektet er ledd i den japanske regjeringens initiativ for infrastruktur til høyytelses databehandling («high performance computing infrastructure» eller HPCI). Maskinen konstrueres og bygges i samarbeid med det uavhengige statsfinansierte forskningsorganet Riken (et institutt for forskning i fysikk og kjemi). Det er et uttalt mål at K skal være «verdens mest avanserte og kraftigste superdatamaskin» når den står ferdig.

På dette spesialbehandlede bildet trer de åtte kjernene i Sparc 64 VIIIfx-prosessoren tydelig fram. K skal inneholde 80.000 prosessorer av denne typen.
På dette spesialbehandlede bildet trer de åtte kjernene i Sparc 64 VIIIfx-prosessoren tydelig fram. K skal inneholde 80.000 prosessorer av denne typen.

Kjernen i K er den nyeste utgaven av Fujitsus prosessor Sparc 64, kjent som VIIIfx, med åtte kjerner.

Den framstilles etter en 45 nanometers prosess, og skal på egenhånd kunne levere en regneytelse på 128 gigaflops. Den skal også være svært energieffektiv: Fujitsu opplyser at ytelsen per energi er 2,2 gigaflops per watt, to tredeler lavere enn forgjengeren. En annen nøkkelegenskap til prosessoren er høy feiltoleranse.

Det interne høyhastighetsnettverket i K sørger for at hver prosessor har direkte forbindelse til seks andre: venstre, høyre, foran, bak, over og under.
Det interne høyhastighetsnettverket i K sørger for at hver prosessor har direkte forbindelse til seks andre: venstre, høyre, foran, bak, over og under. Bilde: Fujitsu

Prosessorene knyttes sammen i et høyhastighets nettverk organisert som en tredimensjonal torus, slik at hver prosessor er direkte knyttet til seks andre (høyre, venstre, foran, bak, over og under). Bildet til høyre viser prinsippet for denne koplingsmodellen. Den interne topologien utnyttes blant annet til å utstyre nettverk med en høy grad av feiltoleranse. Skulle en prosessor falle ut, sørger systemet for at all trafikk omgår den.

Tidlig i prosjektet, det vil si i april 2007, bestemte man seg for å bygge K med både skalare prosessorer som Sparc 64 og med vektorprosessorer levert av NEC. Skalare prosessorer behandler data sekvensielt i små porsjoner, mens vektorprosessorer kan behandle store mengder data samtidig. Vektorprosessorer spilte en stor rolle i tidligere tiders superdatamaskiner, men er nå i hovedsak erstattet av teknikker der man oppnår en tilsvarende ytelse ved å dele «vektorene» i mindre enheter som behandles parallelt på en stor mengde skalare prosessorer.

Det «hybride» konseptet for K ble forlatt da NEC trakk seg i 2009. Riken og Fujitsu bestemte seg for å gå videre med en rent skalar maskin, etter å ha forsikret seg om at ytelsesmålet ville kunne realiseres også med bare Sparc 64-prosessorer, uten å ødelegge for maskinens anvendbarhet.

K skal omfatte 80 000 prosessorer, fordelt på 800 racks med vannavkjøling. Maskinen installeres i en egen hall i et nytt bygg i byen Kobe.

Arkitekttegning av bygget som skal huse K, i Kobe.
Arkitekttegning av bygget som skal huse K, i Kobe. Bilde: Fujitsu

Operativsystemet til K er Linux, i likhet med superdatamaskiner flest. Det innebærer tilgang til programvarebibliotek som er utviklet for dagens storskalasystemer, og som også brukerne av K trenger i sine beregninger.

Fujitsu og Kobe regner med å bruke resten av 2010 og hele 2011 på å montere maskinen og prøve den ut. Fra årsskiftet 2011–2012 går man over i en fase med fininnstilling, slik at K kan være produksjonsklar høsten 2012.

Til toppen