Přicházejí nové superpočítače pro každého

Ondřej Kocina, 17. duben 2007 19:07 6 komentářů
Rubriky: Hardware

Chlazení
Procesory se dvěma jádry (např. Intel Core 2 Duo) se již staly běžnou součástí stolních počítačů. Čtyřjádrové procesory (Quad Core či AMD Barcelona Opteron) přišly vzápětí. Výrobci procesorů zkrátka vsadili na architekturu více jader. Cílem je zpřístupnit našim „pécéčkám“ výpočetní schopnosti dnešních superpočítačů. Nová architektura procesorů si však vyžádá změnu softwaru i přístupu uživatelů.

Intel již vyvinul prototyp procesoru s 80 jádry, každé s taktem 3,16 GHz. Komplex dosahuje výpočetního výkonu 1,01 teraflopů, přičemž vyzáří do svého okolí pouhých 62 watů. Předpokládá se, že obdobné procesory by mohly být na trhu k dostání do pěti let. Prototyp je součástí firemní strategie Platform 2015, ve které se Intel během příštích osmi let zavazuje dosáhnout dimenzi tera-scale computingu. Dnešní procesory dokáží zpracovat řádově několik gigaflopů (miliardu operací v plovoucí desetinné čárce).

Cílem strategie je vyvinout komerční platformu, která dosáhne výpočetního výkonu teraflopů (biliónu operací za sekundu). Multiplikace jader se však neobejde bez další miniaturizace. Dnes je většina čipů vyráběna technologií 90 nanometrů. Intel chce postupně ovládnout technologie 65, 45, 32 a roku 2011 dosáhnout mety 22 nanometrů. Počet jader by se měl na jednom chipu postupně zvětšovat. Intel v současné době zkoumá architekturu procesorů se 12, 24, 48 či 144 jádry.

Jednotlivá jádra mohou být specializována pro konkrétní účel (šifrování, matematické operace, grafika). Hlavní procesy však budou prováděny na jádrech universálních, která mohou být dynamicky zapínána/vypínána podle konkrétního vytížení procesoru. Způsob řízení komplexu jednotlivých jader pak může přinést dodatečnou synergii a zefektivnění práce celého procesoru – nabízí tak další dimenzi zvyšování výkonu.

Nová architektura si však zřejmě vyžádá i přehodnocení architektury počítačových sestav. Aby bylo možné využít výkon tera-scale computingu, musí se data do datovodů procesoru přivádět ohromující rychlostí. Hledají se proto rychlejší paměti RAM. V následujících letech se proto očekává intenzivní vývoj právě v této oblasti. Mezi harddiskem a RAM se stále více užívá velkokapacitních flash pamětí. V současnosti zaznamenávají boom tzv. hybridní disky (harddisky s flash pamětí jako cache). Předpokládá se, že mechanická složka z HDD nakonec zcela vymizí – příp. se přesune do role nějakého externího diskového pole. Hovoří se i o variantě, že by celý počítač (resp. sestava procesoru, RAM a pevné paměti) mohl mít podobu jednoho „superchipu“ o velikosti několika centimetrů čtverečních. Tato radikální proměna počítačů se však očekává až v příští dekádě.

Změny v architektuře procesorů a počítačových sestav pak přinesou řadu dalších možností. Schopnosti dnešních výkonných PC mohou být vtěsnány do velikosti dnešních PDA. Tyto počítače díky pevné flash paměti budou mnohem odolnější a celkově energeticky úspornější.

Domácí počítače s velikostí dnešních PC pak přinesou výkon velkého serveru, na kterém budou moci běžet stovky aplikací najednou. Díky vícejádrovému procesoru a principům virtualizace bude moci na jednom počítači běžet několik zcela oddělených uživatelských rozhraní zároveň. Architektury serverů doznají rovněž radikálních proměn. Půjde de-facto o dnešní superpočítače v pravém slova smyslu.

Aby však bylo možné výhody vícejádrových procesorů plně využít, je zapotřebí vyvinout novou generaci softwaru. Vývojoví programátoři tera-scale programu společnosti Intel proto intenzivně pracují na metodách tvorby vysoce paralelizovaného kódu. Na konci desetiletí bychom se tedy měli dočkat operačních systémů a aplikací, které budou schopny efektivní práce s vícejádrovým procesorem. Svůj výzkum zaměřují zejména na aplikační software.

Rozvoj se předpokládá zejména v oblastech vyhledávacích algoritmů, 3D grafiky, vizualizace, her a multimédií. Zejména pro hry se předpokládá nasazení jednotlivých specializovaných jader na konkrétní grafické struktury, což má prý přinést nečekaný hráčský zážitek. V oblasti firemního nasazení se předpokládá využití této platformy pro zpřístupnění ohromného množství dat v reálném čase; doposud bylo nutné velké objemy dat zpracovávat dávkově pomocí metadat.

Uživatelé budou moci snadno sdílet, vyhledávat a pracovat mezi milióny dokumentů. Využití se nabízí zejména v oblasti data-minigu pro DSS a BI. Real-time data-mining miliónů burzovních indexů může makléřům přinést okamžité informace pro analýzu trendů. Předpokládá se i rozvoj aplikací, které nabídnou možnosti simulace komplexních procesů – to bylo prozatím výsadou společností vlastnících výkonné servery či malý superpočítače. Např. pro zmiňované makléře by to znamenalo, že by mimo aktuálních dat miliónů indexů akcií získali i možnost určité predikce akciových trhů. ERP a MIS systémy běžící na serverech budou moci být propojeny s velkým množstvím periférií a pracovat s nimi v reálném čase. Díky terra-scale computingu se zvýší dostupnost a sníží doba odezvy internetových on-line aplikací.

Jaké všechny důsledky nová architektura přenese, můžeme zatím jen stěží odhadnout. Například kritici procesoru Core 2 Duo namítají, že se Intelu povedl úžasný marketingový trik. Tvrdí, že současný software nedokáže jeho schopností plně využít. Zajímavý je také argument, že numericky více zpracovaných dat automaticky nepřináší zvýšenou kvalitu informací. Jedno je však jisté – lidé dvou a čtyřjaderné procesory prostě chtějí (polovina všech vyrobených procesorů v Intelu v roce 2006 byla s více jak jedním jádrem). Trh zřejmě dává éře terra-scale computingu zelenou.


Komentáře

Antonín Slejška #1
Antonín Slejška 19. duben 2007 11:27

<cite>Například kritici procesoru Core 2 Duo namítají, že se Intelu povedl úžasný marketingový trik. Tvrdí, že současný software nedokáže jeho schopností plně využít. Rovněž je zajímavý argument, že numericky více zpracovaných dat automaticky nepřináší zvýšenou kvalitu informací.</cite>

Není to tak dávno, co sekretářka na našem oddělení tvrdila, že počítač nikdy nebude potřebovat, jelikož má psací stroj :-)

Ty argumenty kritiků mi připadají jako trochu naivní. Budoucí počítače se přece nevyvíjí pro současný software, který až se začnou prodávat, již bude zastaralý. Rychlejší počítače dodají potřebné informace rychleji a přesněji a to je dostatečný důvod pro vývoj rychlejších počítačů. Kvalita informací přece nezávisí ani tak na počítačích, jako na lidech a algoritmech. I tento argument mi tedy přijde jako dost mimo mísu.

autor #6
autor 20. duben 2007 13:31

Děkuji za komentář!

Můžu s Vámi jenom souhlasit!

Praxe je opravdu kouzelná. Rovněž se setkávám (i s prosperujícími) podniky, které provozují svůj ERP na technologii propisky a kroužkového bloku! Druhým extrémem je zase ERP založený na FANDovským Stereu, který běží na super počítačích s úžasnou grafickou kartou… Ovšem abych rozvířil trochu diskusi… škoda je, že dnešní ERP systémy pro malé firmy zatím nepodporují různé simulace a principy dynamického řízení (kdy se konfigurace výrobní linky mění na základě aktuálního výrobního procesu). Nepodporují je mj. i právě proto, že jsou poměrně hardwarově náročné a aplikace pracující v reálném čase se na jednom procesoru mohou kuckat. Vícejaderné procesory to však mohou pomoci změnit.

Na druhé straně, kvantita zpracovávaných dat opravdu nemá jasný vliv na kvalitu získaných informací. Ba naopak – složitý ERP a výkonný HW často odvádí personál podniku od přirozené kreativity. Čím více podnik za IS zaplatí, tím více pak výstupy IS ovládají rozhodování podnikového managementu. – Domnívám se, že výstupy IS jsou především výzvou, nikoliv jasným návodem jak se mám zachovat. Jak říkáte, vždy záleží na lidech.

V této souvislosti mohu uvést extrémní případ, kdy poměrně úspěšný majitel podniku určoval ceny svých výrobků „by voko“, poněvadž neměl k dispozici žádný seznam. Prostě nevěděl, co má na skladě, a za kolik to má vlastně prodat. Ovšem neprodělával. Prý ho pak alespoň nehryzalo svědomí, když si „omylem“ naúčtoval naprosto astronomickou marži.

#2
18. duben 2007 17:52

abstrakt: "...se dvěmA jádry." ;-)
2. odstavec: "...výpočetního výkonu teraFLOPŮ" ;-)

A ještě bych se rád zeptal, jak je to, prosím, s tou změnou v přístupu uživatelů, zmíněnou v abstraktu, ale dále nerozvedenou (pokud jsem nic nepřehlédl)?

autor #3
autor 18. duben 2007 23:42

Děkuji za reakci a za upozornění.

Ad "dvěma jádry") - nejsem jazykový expert.. a výraz jde opravdu "proti srsti". Zkuste si jej ale zagooglovat. Zřejmě jde o zvláštní kříženec mezi výrazy "dvěmi jádry" a duálu "dvěma jádrama" (jako "dvěma očima"). Výraz jádrama však neexistuje a výraz „jaderný“ je již významově obsazen. Češi si zřejmě anonymně uvědomují "podvojnost" a zároveň "neorganičnost" (očima, rukama, nohama) fenoménu "dualcore" - proto zřejmě vznikl i tento záhadný kříženec, který je na internetu ke shlédnutí. Jsem fanda vývoje češtiny (a český ekvivalent „dualcore“ je opravdu pozoruhodný), výraz se mi svou lidovou tvořivostí líbí (byť jej leckdo může považovat za ohavnost) a proto jsem jej použil ;-)

Ad „terabitů“) – ano, zde je chyba – správně má být „teraflopů“. Děkuji za upozornění.

Ad změna přístupu uživatelů) – zde je zásadní problém: korektura odsekla třetinu článku (!!!) … mno ... zbytek článku přikládám:

Rozvoj se předpokládá zejména v oblastech vyhledávacích algoritmů, 3D grafiky, vizualizace, her a multimédií. Zejména pro hry se předpokládá nasazení jednotlivých specializovaných jader na konkrétní grafické struktury, což má prý přinést nečekaný hráčský zážitek. Pro firemní nasazení se přepokládá využití této platformy v principu zpřístupnění ohromného množství dat v real-time, které se do teď musely zpracovávat dávkově pomocí metadat. Uživatelé budou moci snadno sdílet, vyhledávat a pracovat mezi milióny dokumentů. Využití se nabízí zejména v oblasti data-minigu pro DSS a BI. Real-time data mining miliónu burzovních indexů může bookmakerům přinést informace pro analýzu trendů okamžiku. Předpokládá se i rozvoj aplikací, které nabídnou možnosti simulátory komplexních procesů – to bylo prozatím výsadou společností vlastnící výkonný server či malý superpočítač. To např. pro bookmakery znamená, že by mimo aktuálních dat miliónů indexů akcií získaly i možnost určité predikce akciových trhů. ERP a MIS systémy běžící na serverech budou moci být propojeny s velkým množstvím periférií a pracovat s nimi v reálném čase. Díky terra-scale computingu se zvýší dostupnost a sníží doba odezvy internetových on-line aplikací.

Jaké všechny důsledky nová architektura přenese, můžeme zatím jen stěží odhadnout. Například kritici procesoru Core 2 Duo namítají, že se Intelu povedl úžasný marketingový trik. Tvrdí, že současný software nedokáže jeho schopností plně využít. Rovněž je zajímavý argument, že numericky více zpracovaných dat automaticky nepřináší zvýšenou kvalitu informací. Jedno je však jisté – lidé dvou a čtyř-jádrové procesory prostě chtějí (polovina všech vyrobených procesoru v Intelu v roce 2006 byla více jak s jedním jádrem). Zájem se tak dá očekávat čekat i o technologie procesorů s více jádry i v budoucnu. Trh dává zřejmě éře terra-scale zelenou.

Radim Hasalík #4
Radim Hasalík 18. duben 2007 23:49

Autorovi i čtenářům se omlouvám za "useknutí" článku. Je to moje chyba. Nevím, jak se to stalo.

V současné době zvažujeme společně s vydavatelem několik možností, jak ještě vylepšit spolupráci s redaktory a systém pro odevzdávání článků.

autor #5
autor 18. duben 2007 23:52

Jasan... prostě šotek :)

RSS 

Komentujeme

V datových centrech už nejde o Windows?

Pavel Houser , 22. březen 2017 12:47
Pavel Houser

Trevor Pott si na The Register pokládá otázku o budoucnosti serverových Windows na platformě ARM. ...

Více






RSS 

Zprávičky

MPO do konce března vypíše výzvu na dotace pro rychlý internet

ČTK , 26. březen 2017 14:00

Ministerstvo průmyslu a obchodu by mělo do konce března vypsat první část výzvy k čerpání evropských...

Více 0 komentářů

YouTube dál ztrácí inzerenty kvůli obavám z kontroverzních videí

ČTK , 26. březen 2017 09:00

Internetový portál pro sdílení videí YouTube dál ztrácí inzerenty kvůli obavám, že jejich reklamy bu...

Více 0 komentářů

Čínská ZTE přiznala nelegální zasílání zboží z USA do Íránu

ČTK , 25. březen 2017 09:00

Čínský výrobce telekomunikačního zařízení ZTE Corp. přiznal před soudem v Texasu vinu, že nelegálně ...

Více 1 komentářů

Starší zprávičky

Bosch a IBM začaly spolupracovat na IoT pro průmysl

Pavel Houser , 24. březen 2017 13:08

Výrobci aut mohou nyní plánovat a organizovat aktualizaci softwaru u milionů vozů....

Více 0 komentářů

Apple čeká na Novém Zélandu vyšetřování kvůli daním

ČTK , 24. březen 2017 13:00

Americkou společnost Apple čeká na Novém Zélandu vyšetřování, navzdory miliardovému obratu tam totiž...

Více 0 komentářů

Huawei a SUSE spolupracují na platformě pro kritické úlohy

Pavel Houser , 24. březen 2017 11:42

SUSE Linux Enterprise Server jako preferovaný standardní OS pro KunLu umožňuje výměnu procesorů a pa...

Více 0 komentářů

Novela zavádí lepší užití informačních systémů veřejné správy

ČTK , 24. březen 2017 08:00

Zákon má mj. zabránit duplicitě informačních systémů a plýtvání penězi při jejich nákupu....

Více 0 komentářů