Сейчас попытаемся на себе популярный в блогосфере жанр Кассандры — негативных пророчеств. Итак, “общеизвестно”, что зима близко, человечество во всём достигло пределов роста и мы доживаем последние спокойные деньки перед неминуемым скатыванием в новые чёрные столетия. Последним источником техно оптимизма и самым броским знаком прогресса, что противостоял последние 20 лет многим стагнирующим процессам на планете стало бурное развитие микроэлектроники.

Пришло время сорвать покровы и с данной области.
Смотрите кроме этого: Amazon выходит на рынок процессоров

За последние пара лет Amazon прошла долгий путь. Из простого Вебмагазина компания превратилась в производителя смарт-техники, создателя популярных стриминговых владельца и сервисов большой платформы облачных вычислений. Сейчас Amazon выходит на рынок процессоров с линейкой Alpine.

Новые чипсеты, конечно же, не предназначены для розничной торговли и будут поставляться конкретно производителям разной техники.ARM-чипсет Alpine сконструирован для применения в Wi-Fi роутерах, накопителях и других устройств Интернета вещей.

Казалось бы, прогресс на данный момент стремителен очень и любой пользователь смартфона поведает вам о всё более и более стремительных процессорах, каковые появляются в новых моделях. Но на крайнем севере уже потянуло холодком от стенки, защищавшей нас от регресса.

В том месте, где большая производительность микроэлектроники вправду нужна — в области суперкомпьютеров на самых передовых границах — прогресс остановился.Как видно из графика, уже три года производительность топового суперкомпьютера (выраженная в операциях с плавающей точкой в секунду — FLOPS) не растёт. Более того, в случае если посмотреть в объявленные замыслы, то возможно с уверенностью заявить, что обстановка не изменится как минимум в ближайший год.

Соответственно стагнация производительности топового суперкомпьютера распространится и на 2016 год:Пунктирами обозначены прогноз и экспоненциальный тренд развития для топового суперкомпьютера на 2016 год (стагнация). Кратко о матчасти: в статье употребляются приставки Пета и Экса.

ПетаФлопс — 10^15 операций в секунду, а нужное и обсуждаемое тысячекратное будущее — ЭксаФлопс, 10^18.Для продолжения экпоненциального тренда суперкомпьютеры должны выйти на масштаб ЭксаФлопса в 2019 году, а на данный момент в замыслах только около 100 ПетаФлопс для 2018 года — Aurora. Но в чём фактически неприятность?По моему опыту кроме того многие железа и профессиональные разработчики софта не смогут вам сообщить в чём важность суперкомпьютеров.

Сейчас, в веке всепроникающего интернета, огромные залы, набитые стойками железа и посвящённые обработке одной непростой вычислительной задачи кажутся уделом романтического прошлого начала компьютерной эры 1960х-70х. Так как сейчас ресурсов кроме того одного личного компьютера хватает для ответа многих непростых задач, а коммерчески дешёвые сервера разрешают обслуживать потребности огромных компаний.

А ведь имеется и популярные облачные вычислительные сервисы, дающие слово вам нескончаемые вычислительные ресурсы за скромное вознаграждение.Но в действительности суперкомпьютеры это то единственное, что даёт сегодняшнему семимиллиарному человечеству возможность развиваться и жить, не опасаясь мальтузианского проклятья.Все передовые задачи возможно решить лишь посредством больших вычислительных мощностей и суперкомпьютер, где максимально оптимизируются все компоненты вычислительной техники, это самое подходящее средство для ответа этих задач. Более того, прямое компьютерное моделирование возможно трактовать как третий научный способ познания в довесок к теоретическим и экспериментальным изысканиям.

Дабы не быть бездоказательным приведём пара примеров.О нефти матушке, которую уже давно практически нереально отыскать без замечательных компьютеров, мы уже писали и вывод был категоричен: утром суперкомпьютер — вечером нефть, вечером суперкомпьютер — утром нефть. Посмотрим и другие темы.АвиацияВ проектировании новых самолётов компьютерная симуляция разрешила снизить количество физических тестов в аэродинамической трубе с 77 штук в 1979 до 11 в 1995 году и с того времени значение остаётся на том же уровне.

В чём-то вследствие этого отечественные самолёты и остались приблизительно в том месте же, где были. Переход на принципиально более правильную физическую симуляцию на базе прямого применения уравнений навье-стокса требует вычислительных возможностей порядка 50 эксафлопс, другими словами в 1000 раза больше чем у современного фаворита — китайского Тянхэ-2 на 33 ПетаФлопс.

Наряду с этим расчёт внешней аэродинамики ещё довольно несложен — но, к примеру, обычный двигатель складывается из тысяч движущихся частей и моделирование внутренних потоков потребует ещё более высокой вычислительной мощности.Вычислительная гидродинамика применительно к лопаткам турбины (слева) и летательному аппарату X-43 при числе маха = 7Термоядерная энергетикаВ области термоядерной физики, о которой увлекательно пишет сотрудник tnenergy, проектирование нового поколения токамаков нереально без прогресса в моделировании высокотемпературной плазмы в условиях магнитной ловушки. Уже на данный момент в моделях участвуют пара миллиардов частиц в пространстве с разрешением 131 млн точек.

Для таких масштабов употребляются самые замечательные совокупности порядка ПетаФлопса и взяты хорошие результаты, но ясно, что достаточной точности полной симуляции на базисных правилах пригодится расширить масштаб в скромные 13 миллионов раз.Моделирование поведения плазмы в токамакеКлимат и погодаМоделирование точное предсказания и климата погоды разрешают оптимально планировать отечественные действия — точность прогнозов растёт вместе с ростом производительности суперкомпьютеров. В возможности возможно будет предвещать ливневые осадки и соответственно, наводнения и сели.

Засухи и неурожаи.Сейчас метеопрогноз на 4 дня столь же точен, как в первой половине 80-ых годов двадцатого века на один деньВсё более правильные предсказания требуют более детальной модели планетарного масштаба и нужно постоянное уменьшение ячейки симуляции. Сейчас ячейки моделей для кратковременных региональных прогнозов имеют размеры 10х10 км, а долговременные климатические модели применяют сетку с ячейками в много км, тогда как нужен масштаб 1х1 км по поверхности (в 10000 раз больше чем на данный момент) и 100 метров по вертикали.

Да с периодизацией в 1 секунду, что для двух месяцев свидетельствует 5 млн. секунд.Пример современной модели с ячейкой 300х300 км.биология и Медицина.Не есть исключением и медицина. На сегодня топовые суперкомпьютеры способны моделировать только отдельные сверхмалые части клеток:На рисунке итог моделирования работы ионных каналов в мембране клетки на топовых суперкомпьютерах — а задействовано всего-то около 100 тысяч молекул.

Наряду с этим всего молекул в клетке человека миллиарды, а самих клеток — практически квадриллион (10^14). Процесс получения новых лекарств и вывод их на рынок занимает 5-15 лет и уже на данный момент идут беседы о новых концепциях в драг-дизайне.

Лишь представьте, как возможно ускорить процесс и повысить эффективность лекарств, в случае если моделировать обстановку комплексно — начиная от ДНК возбудителя, в которой, по сути, заключена все данные о нём и заканчивая моделью людской тела с учётом личных генетических изюминок.Настоящий перечень значительно, значительно больше: поиск принципиально новых материалов с заданными особенностями, астрофизика, ядерная энергетика и очень многое очень многое второе.Бухгалтерия экспонентыВстаёт вопрос: в случае если пользы так громадны, то из-за чего мы не вкладываем вправду большие деньги в замечательные суперкомпьютеры? Дело в том, что до сих пор на отечественной стороне была экспонента, в частности экспонента Мура — каждые 18-24 месяца плотность транзисторов удваивается и до самого недавнего времени это означало, что и производительность удваивается также.Исходя из этого студентов геймеров мучил постоянный вопрос: “Необходимо ли брать комп сейчас за $2000 баксов либо брать что-то несложнее за $1000?” Так как на оставшуюся $1000 через 3-4 года возможно будет приобрести комп в несколько раз замечательнее.

Это не страно, поскольку линейная функция постоянно проигрывает экспоненциальной и умножение цены давало в лучшем случае такое же линейное умножение производительности вместо степенной зависимости при экспоненты. В большинстве случаев, бюджет у студентов был не резиновый и выбор падал на второй вариант, но время от времени хотелось попонтоваться, брали разпальцованый вариант и уже через несколько лет зло наблюдали на эту ветхую рухлядь.Подобный процесс, но в значительно более важной обстановке, происходил и на протяжении дискуссий новых суперкомпьютеров.

Как правило выбирали более умеренный, но продуктивный путь. Показательно, что за последние 20 лет лишь три компьютера стоили больше 300 миллионов долларов и все три были выстроены за пределами США: два в Японии и один сегодняшний фаворит в Китае, в государствах с претензией на мировое лидерство.

Так как не считая настоящей пользы, иметь собственный суперкомпьютер на первой строки рейтинга стало предметом национальной гордости в подтверждение факта существования национальной передовой науки.Финиш экспонентыИз года в год раздаются возгласы, что закон мура близок к концу и до тех пор пока помой-му это всё страшилки. Но при жажде уже возможно рассмотреть отдельных всадников апокалипсиса:Выше пять трендов для разных черт процессоров.

Закон Мура наподобие как бы длится: оранжевым отмечено количество транзисторов на единицу площади с удвоением каждые 18-24 месяца. С 2005 года параметр вырос в 100 раз, но эйфории от этого уже не так много — синим отмечана производительность одного ядра и рост за тот же срок уже менее чем на порядок.

Остальные транзисторы пошли на повышение количества ядер, разрешающих обрабатывать задачи параллельно (тёмным).В 2005 году возможно было купить процессор с тактовой частотой 3,8 ГГЦ, а вот на данный момент процессоров Интел с тактовой частотой выше 4 ГГц не приобрести. К графику это относится прямо: частота процессора, важная до этого за половину роста производительности, фактически не изменялась с 2004 года (зелёным), так же как и потребление энергии (красным), которое уперлось в возможности отвода тепла.Эти тренды полностью симметрично проявляются и в архитектуре суперкомпьютеров.

В случае если забрать сегодняшнего китайского рекордсмена, то в том месте мы видим и один из самых высоких показателей по энергопотреблению (18 МВт), и огромное количество вычислительных ядер а также регресс по цене за ПетаФлопс. Всё это разрешило выстроить суперкомпьютер всего лишь вдвое производительнее чем прошлый соперник.Отвергнем буржуазную экспоненту для коммунистической линейки !Солдаты кибернетических армий Китая удаляют закладки из процессоров Intel Xeon.

В случае если компьютеры так ответственны, из-за чего бы просто не продолжить китайский путь и сделать суперкомпьютер побольше, а позже и ещё побольше? Необходимо осознавать, что любое повышение производительности за счёт линейного повышения масштаба это не только повышение долларовой цены, но и такое же линейное повышение в потреблении энергии.

В случае если забрать китайского монстра с тремя миллионами ядер и постараться масштабировать его с уровня 33 ПетаФлопс до отметки 30 ЭксаФлопс, то потребуется выделить в эксклюзивное пользование два десятка новеньких ядерных реакторов, а это соответствует всем реакторам каковые на данный момент строятся в Китае. В случае если это ещё возможно как-то затянув пояс потянуть, то уровень 30 ЗеттаФлопс с его 20’000 реакторами для нас закрыт окончательно.Имеется ли выход Возможно ли всё-таки продолжить экспоненту?

На ближайшие годы — да, всё ещё возможно. Через 2-3 года выйдут суперкомпьютеры приблизительно втрое замечательнее топового китайского и с лучшими параметрами стоимости и потребления энергии ПетаФлопс. А что будет дальше?Я точно не знаю, но специалисты не весьма оптимистичны.

К примеру, директор Майкрософта посетил в последних числах Октября официальный форум, посвящённый разработке будущей ЭксаФлопс-совокупности в Соединенных Штатах. На форуме были все ведущие производители железа, и представители разных гос.агентств, разрабатывающие и применяющие суперкомпьютеры.Процитируем:Всем участникам форума разумеется:Современная микроэлектроника на базе разработки CMOS подходит к концу собственных возможностей.Нет другой технологии, которая будет дешева в течение ближайших десяти лет.Несложнее говоря, в ближайшие 10 лет существующая парадигма закончится, а второй парадигмы у нас для вас нет.

Случайная статья:

• О промышленном дизайне в россии
• Обзор olympus om-d e-m5

Dont Panic — The Facts About Population

Похожие статьи:

• Nvidia cuda: вычисления на видеокарте или смерть cpu?

  nVidia представила CUDA с выпуском GeForce 8800. И в то время обещания казались очень соблазнительными, но мы придержали собственный энтузиазм до…

• Успехи google в квантовых вычислениях с точки зрения программирования

  Удачи, о которых идет обращение — демонстрация условий, в которых квантовый компьютер D-Wave стремительнее простого CPU в 100 миллионов раз. Новость об…

• На низком старте: последние часы перед большим событием

  11 ноября в 11:00 по Москве стартует Глобальный сутки шоппинга — ежегодная глобальная распродажа на наибольшей китайской торговой площадке AliExpress….