المركز الوطني لعلوم الحوسبة
المركز الوطني لعلوم الحوسبة ( NCCS ) هو مرفق حوسبة رائد تابع لوزارة الطاقة الأمريكية ، ويضم مرفق أوك ريدج للحوسبة الرائدة (OLCF)، وهو مرفق مستخدم تابع لمكتب العلوم بوزارة الطاقة، ومهمته مساعدة الباحثين على حل المشكلات العلمية المعقدة ذات الأهمية العالمية من خلال الجمع بين موارد الحوسبة عالية الأداء الرائدة والخبرات الدولية في مجال الحوسبة العلمية. [ 1 ]
يوفر المركز الوطني لعلوم الحاسوب موارد للحساب والمحاكاة في مجالات تشمل الفيزياء الفلكية وعلوم المواد وأبحاث المناخ للمستخدمين من الحكومة والأوساط الأكاديمية والصناعة الذين يواجهون العديد من أكبر مشاكل الحوسبة في العلوم. [ 2 ]
يُدعم الحاسوب العملاق الرئيسي لمركز الحوسبة المتقدمة في أوكلاهوما (OLCF)، وهو IBM AC922 Summit ، بأدوات متطورة لإدارة البيانات وتحليلها. استضاف المركز نظام Cray XK7 Titan ، أحد أقوى الأدوات العلمية في عصره، من عام 2012 حتى إيقاف تشغيله في أغسطس 2019. وفي العام نفسه، بدأ بناء Frontier ، المقرر أن يبدأ تشغيله كأول نظام إكساسكيل في مركز OLCF عام 2021. [ 3 ]
تاريخ
في 9 ديسمبر 1991، وقّع الكونغرس قانون الحوسبة عالية الأداء (HPCA) لعام 1991، الذي اقترحه السيناتور آل غور . اقترح القانون إنشاء بنية تحتية وطنية للمعلومات لبناء شبكات اتصالات وقواعد بيانات، كما دعا إلى تقديم مقترحات لبناء مرافق حوسبة عالية الأداء جديدة لخدمة العلوم. [ 4 ]
في 24 مايو 1992، مُنح مختبر أوك ريدج الوطني (ORNL) مركزًا لأبحاث الحوسبة عالية الأداء يُسمى مركز علوم الحوسبة (CCS)، كجزء من برنامج الحوسبة عالية الأداء (HPCA). [ 5 ] كما حصل المختبر في العام نفسه على جهاز Intel Paragon XP/S 5 ذي 66 معالجًا، يحمل الرقم التسلسلي 1، لتطوير البرمجيات. وبلغت ذروة أداء النظام 5 جيجا فلوب (5 مليارات عملية حسابية للفاصلة العائمة في الثانية).
انضم مختبر أوك ريدج الوطني (ORNL) إلى ثلاثة مختبرات وطنية أخرى وسبع جامعات لتقديم مقترح الشراكة في علوم الحوسبة (PICS) إلى وزارة الطاقة الأمريكية كجزء من مبادرة الحوسبة والاتصالات عالية الأداء. [ 6 ] [ 7 ]
بموجب قانون تنشيط الحوسبة المتطورة لعام 2004، تم تكليف مركز علوم الحوسبة (CCS) بتنفيذ مشروع مرفق الحوسبة القيادية (LCF) في مختبر أوك ريدج الوطني (ORNL) بهدف تطوير وتركيب حاسوب فائق السرعة (بيتافلوبس) بحلول نهاية عام 2008. [ 8 ] غير المركز اسمه رسميًا من مركز علوم الحوسبة إلى المركز الوطني لعلوم الحوسبة (NCCS) في نفس العام.
في 9 ديسمبر 2019، تم تعيين جورجيا توراسي - التي شغلت سابقًا منصب مديرة معهد علوم البيانات الصحية التابع لمختبر أوك ريدج الوطني وقائدة مجموعة العلوم الطبية الحيوية والهندسة والحوسبة التابعة لمختبر أوك ريدج الوطني - مديرة للمركز الوطني لعلوم الحاسوب، خلفًا لجيمس هاك. [ 9 ]
الأنظمة السابقة
المصدر: [ 10 ]
نماذج إنتل
أدى إنشاء نظام التحكم المركزي (CCS) في عام 1992 إلى ظهور سلسلة من أجهزة الكمبيوتر Intel Paragon ، بما في ذلك:
- إنتل باراغون إكس بي/إس 5 (1992): وفّر جهاز إنتل باراغون إكس بي/إس 5 مئة وثمانية عشر عقدة حسابية للأغراض العامة (GP) مُرتبة في شبكة مستطيلة مكونة من ستة عشر صفًا وثمانية أعمدة، تتألف من مجموعتين: مجموعة واحدة من ثماني عقد (8×8) بسعة 16 ميجابايت، ومجموعة أخرى من ثماني عقد (8×8) بسعة 32 ميجابايت. كما توفّرت أربع عقد حسابية متعددة المعالجات (MP) بسعة 128 ميجابايت، مُرتبة في شبكة مكونة من صفين وعمودين. إضافةً إلى ذلك، احتوى الجهاز على عقدة تمهيد متعددة المعالجات بسعة 128 ميجابايت، وأربع عقد خدمة للأغراض العامة بسعة 32 ميجابايت، وست عقد إدخال/إخراج ، خمس منها متصلة بأقراص RAID بسعة 4.8 جيجابايت ، والسادسة متصلة بقرص RAID بسعة 16 جيجابايت. وبذلك، بلغ إجمالي مساحة قرص النظام 40 جيجابايت. [ 11 ]
- إنتل باراغون إكس بي/إس 35 (1992): زوّد جهاز إنتل باراغون إكس بي/إس 35 بـ 512 معالجًا حاسوبيًا مُرتبة في شبكة مستطيلة مكونة من 16 صفًا و32 عمودًا. بالإضافة إلى ذلك، احتوى الجهاز على خمس وحدات خدمة و27 وحدة إدخال/إخراج، كل منها متصلة بقرص RAID بسعة 4.8 جيجابايت. وفّر هذا مساحة تخزين إجمالية للنظام تبلغ 130 جيجابايت. احتوت كل وحدة من وحدات الخدمة الخمس ووحدات المعالجة الحاسوبية الـ 512 على ذاكرة بسعة 32 ميجابايت. [ 12 ]
- إنتل باراغون XP/S 150 (1995): كان أسرع حاسوب في العالم عند تسليمه إلى مختبر أوك ريدج الوطني (ORNL)، [ 13 ] حيث احتوى على 1024 عقدة مرتبة في شبكة مستطيلة مكونة من 16 صفًا و64 عمودًا. كانت هذه العقد متعددة المعالجات (MP)، أي أن كل عقدة تحتوي على معالجين حسابيين. معظم العقد كانت مزودة بذاكرة 64 ميجابايت، بينما احتوت 64 عقدة منها على ذاكرة 128 ميجابايت. إضافةً إلى ذلك، احتوى النظام على خمس عقد خدمة و127 عقدة إدخال/إخراج (119 عقدة إدخال/إخراج عادية و4 عقد إدخال/إخراج عالية الأداء من نوع SCSI-16)، كل منها متصل بقرص RAID بسعة 4.8 جيجابايت. وبذلك، بلغ إجمالي مساحة تخزين النظام 610 جيجابايت. [ 14 ]
النسر (2000–2005)
كان نظام إيجل عبارة عن نظام حاسوبي من نوع IBM RS/6000 SP يتألف من 184 عقدة، وتشغله شعبة علوم الحاسوب والرياضيات في مختبر أوك ريدج الوطني. احتوى النظام على 176 عقدة من نوع Winterhawk-II "الرقيقة"، كل منها مزودة بأربعة معالجات Power3 -II بتردد 375 ميجاهرتز وذاكرة سعتها 2 جيجابايت. كما احتوى إيجل على ثماني عقد من نوع Winterhawk-II "العريضة"، كل منها مزودة بمعالجين Power3-II بتردد 375 ميجاهرتز وذاكرة سعتها 2 جيجابايت، لاستخدامها كخوادم لأنظمة الملفات ومهام البنية التحتية الأخرى. قُدّرت القدرة الحاسوبية لنظام إيجل بأكثر من تيرافلوب واحد في قسم الحوسبة. [ 15 ]
فالكون (2000)
كان فالكون عبارة عن خادم Compaq AlphaServer SC مكون من 64 عقدة، تشغله CCS، وقد تم الحصول عليه كجزء من مشروع تقييم مبكر. كان يحتوي على أربعة معالجات Alpha EV67 بتردد 667 ميجاهرتز، مع ذاكرة سعة 2 جيجابايت لكل عقدة، وقرص Fiber Channel متصل بسعة 2 تيرابايت، مما أدى إلى قدرة حسابية تقديرية تبلغ 342 جيجا فلوب. [ 16 ]
الفهد
المصدر: [ 17 ] (2001–2008) [ 18 ]
كان نظام شيتا نظامًا من سلسلة IBM p بسعة 4.5 تيرافلوب، تشغله وحدة الحوسبة المركزية (CCS). احتوى قسم الحوسبة في شيتا على 27 عقدة من نوع p690، كل منها مزودة بـ 32 معالجًا من نوع Power4 بسرعة 1.3 جيجاهرتز . أما قسمي تسجيل الدخول والإدخال/الإخراج، فقد احتوى كل منهما على 8 عقد من نوع p655، كل منها مزودة بـ 4 معالجات من نوع Power4 بسرعة 1.7 جيجاهرتز. وتم ربط جميع العقد عبر نظام الربط البيني Federation من IBM.
تتألف بنية ذاكرة Power4 من ثلاثة مستويات من ذاكرة التخزين المؤقت. يقع المستويان الأول والثاني على شريحة Power4 (معالجان لكل شريحة). تبلغ سعة ذاكرة التخزين المؤقت للتعليمات من المستوى الأول 128 كيلوبايت (64 كيلوبايت لكل معالج)، بينما تبلغ سعة ذاكرة التخزين المؤقت للبيانات 64 كيلوبايت (32 كيلوبايت لكل معالج). أما ذاكرة التخزين المؤقت من المستوى الثاني فتبلغ سعتها 1.5 ميجابايت، وهي مشتركة بين المعالجين. بينما تبلغ سعة ذاكرة التخزين المؤقت من المستوى الثالث 32 ميجابايت، وهي خارج الشريحة. يحتوي كل عقدة على 16 شريحة، أي 32 معالجًا.
كانت معظم عُقد الحوسبة في نظام شيتا تحتوي على ذاكرة بسعة 32 جيجابايت. وخمس منها تحتوي على ذاكرة بسعة 64 جيجابايت، واثنتان على ذاكرة بسعة 128 جيجابايت. كما احتوت بعض عُقد شيتا على مساحة تخزين محلية تبلغ حوالي 160 جيجابايت يمكن استخدامها كمساحة تخزين مؤقتة.
في يونيو 2002، صُنِّف جهاز تشيتا ثامن أسرع جهاز كمبيوتر في العالم، وفقًا لقائمة TOP500 ، وهي القائمة نصف السنوية لأفضل أجهزة الكمبيوتر العملاقة في العالم. [ 19 ]
رام (2003–2007)
المصدر: [ 20 ]
كان رام عبارة عن حاسوب فائق من نوع SGI Altix تم توفيره كنظام دعم لمركز الحوسبة الوطني (NCCS).
تم تركيب ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) في عام 2003، وتم استخدامها كنظام دعم للمعالجة المسبقة واللاحقة لمشاريع المركز الوطني لعلوم الحاسوب (NCCS) المخصصة حتى عام 2007.
احتوى جهاز رام على 256 معالجًا من نوع إنتل إيتانيوم 2 تعمل بسرعة 1.5 جيجاهرتز، كل منها مزود بذاكرة تخزين مؤقتة من المستوى الثالث (L3) سعتها 6 ميجابايت، وذاكرة تخزين مؤقتة من المستوى الثاني (L2) سعتها 256 كيلوبايت، وذاكرة تخزين مؤقتة من المستوى الأول (L1) سعتها 32 كيلوبايت. وبلغت سعة ذاكرة رام 8 جيجابايت لكل معالج، ليصبح إجمالي سعة الذاكرة المشتركة 2 تيرابايت. في المقابل، كان أول حاسوب عملاق في مختبر أوك ريدج الوطني، وهو كراي إكس إم بي الذي تم تركيبه عام 1985، يمتلك جزءًا من مليون من سعة ذاكرة إس جي آي ألتيكس.
فينيكس (OLCF-1) (2003–2008)
كان جهاز Phoenix عبارة عن جهاز Cray X1E تم توفيره كنظام أساسي في NCCS. المصدر: [ 21 ]
تم تركيب نظام X1 الأصلي عام 2003، وخضع لعدة ترقيات حتى وصل إلى تكوينه النهائي عام 2005. ومنذ أكتوبر 2005 وحتى عام 2008، قدّم النظام ما يقارب 17 مليون ساعة معالجة. ودعم النظام أكثر من 40 مشروعًا بحثيًا ضخمًا في مجالات متنوعة تشمل المناخ، والاحتراق، وفيزياء الطاقة العالية، والاندماج النووي، والكيمياء، وعلوم الحاسوب، وعلوم المواد، والفيزياء الفلكية.
في تكوينها النهائي، احتوت فينيكس على 1024 معالجًا متجهيًا متعدد التدفقات (MSPs). يمتلك كل معالج MSP ذاكرة تخزين مؤقتة بسعة 2 ميجابايت ومعدل حسابي أقصى يبلغ 18 جيجا فلوب. تشكل أربعة معالجات MSPs عقدة واحدة بذاكرة مشتركة سعتها 8 جيجابايت. كان عرض نطاق الذاكرة مرتفعًا جدًا، أي ما يقارب نصف عرض نطاق ذاكرة التخزين المؤقت. عملت وصلة الربط البيني كامتداد لنظام الذاكرة، مما يتيح لكل عقدة الوصول المباشر إلى الذاكرة على العقد الأخرى بعرض نطاق عالٍ وزمن استجابة منخفض.
جاكوار (OLCF-2) (2005–2012)
المصدر: [ 22 ]
بدأ نظام جاغوار كحاسوب كراي XT3 بقدرة 25 تيرافلوبفي عام 2005. لاحقًا، تم تطويره إلى XT4 يضم 7832 عقدة حوسبة، تحتوي كل منها على معالج AMD Opteron 1354 رباعي النواةيعمل بتردد 2.1 جيجاهرتز، وذاكرة DDR2-800 سعة 8 جيجابايت (استخدمت بعض العقد ذاكرة DDR2-667)، وجهاز توجيه SeaStar2. احتوى القسم الناتج على 31328 نواة معالجة، وأكثر من 62 تيرابايت من الذاكرة، وأكثر من 600 تيرابايت من مساحة القرص، وأداء ذروة يبلغ 263 تيرافلوب (263 تريليون عملية حسابية في الثانية).
في عام 2008، رُقّي نظام جاغوار إلى معالج كراي XT5 ، ليصبح أول نظام يُشغّل تطبيقًا علميًا بمعدل بيتافلوب مستدام. وبحلول عام 2012، حين تحوّل نهائيًا إلى تايتان، [ 23 ] احتوى جاغوار على ما يقارب 300,000 نواة معالجة، وبلغت ذروة أدائه النظرية 3.3 بيتافلوب. ضمّ جاغوار 224,256 نواة معالجة من نوع AMD Opteron x86، وكان يعمل بنظام تشغيل لينكس يُسمى بيئة كراي لينكس .
من نوفمبر 2009 حتى نوفمبر 2010، كان جهاز جاكوار أقوى جهاز كمبيوتر في العالم.
هوك (2006–2008)
المصدر: [ 24 ]
كان Hawk عبارة عن مجموعة خوادم لينكس مكونة من 64 عقدة مخصصة للتصور عالي المستوى.
تم تثبيت نظام Hawk في عام 2006 واستُخدم كمجموعة التصور الرئيسية للمركز حتى مايو 2008 عندما تم استبداله بنظام مكون من 512 نواة يسمى Lens. [ 25 ]
احتوت كل عقدة على معالجين أحاديي النواة من نوع Opteron وذاكرة بسعة 2 جيجابايت. تم ربط المجموعة بشبكة Quadrics Elan3، مما يوفر اتصالاً عالي النطاق الترددي ومنخفض زمن الاستجابة. زُوّدت المجموعة بنوعين من بطاقات رسومات NVIDIA متصلة عبر منفذ AGP8x: 5900 و QuadroFX 3000G. تم توصيل العقد المزودة ببطاقات 3000G مباشرةً بوحدة تخزين الطاقة EVEREST PowerWall، وكانت مخصصة لاستخدامها.
إيوك (2006–2011)
كان نظام Ewok عبارة عن مجموعة حواسيب InfiniBand تعمل بنظام Linux، وتعتمد على معالجات Intel . وقد تم توفير النظام كمورد متكامل لمستخدمي المركز. استُخدم النظام لأتمتة سير العمل للوظائف التي تُشغّل من حاسوب Jaguar العملاق، ولتحليل البيانات المتقدم. احتوى النظام على 81 عقدة. احتوت كل عقدة على معالجين Pentium IV بتردد 3.4 جيجاهرتز، ووحدة معالجة مركزية Intel Xeon بتردد 3.4 جيجاهرتز، وذاكرة وصول عشوائي (RAM) سعتها 6 جيجابايت. احتوت عقدة إضافية على 4 معالجات AMD ثنائية النواة وذاكرة وصول عشوائي (RAM) سعتها 64 جيجابايت. تم تكوين النظام بنظام ملفات Lustre بسعة 13 تيرابايت كمساحة تخزين مؤقتة. [ 26 ]
يوجين (2008-2011)
المصدر: [ 27 ]
كان يوجين نظام IBM Blue Gene/P بقدرة 27 تيرافلوب، وكان يُشغل بواسطة المركز الوطني لعلوم الحاسوب (NCCS). وقد وفر ما يقرب من 45 مليون ساعة معالجة سنويًا لموظفي مختبر أوك ريدج الوطني (ORNL) ولتعزيز التعاون البحثي بين مختبر أوك ريدج الوطني وأعضائه الجامعيين الشركاء الأساسيين.
تألف النظام من 2048 معالجًا رباعي النواة من نوع IBM PowerPC 450d بتردد 850 ميجاهرتز ، وذاكرة سعتها 2 جيجابايت لكل عقدة. احتوى نظام Eugene على 64 عقدة إدخال/إخراج؛ وكان على كل مهمة مُرسلة استخدام عقدة إدخال/إخراج واحدة على الأقل. هذا يعني أن كل مهمة استهلكت 32 عقدة كحد أدنى لكل عملية تنفيذ.
تم إيقاف تشغيل يوجين رسميًا في أكتوبر 2011. ومع ذلك، في 13 ديسمبر من نفس العام، تم التبرع بجزء من أجهزة يوجين إلى مرفق الحوسبة القيادية في أرغون (ALCF) في مختبر أرغون الوطني . [ 28 ]
إيوس (2013–2019)
كان نظام Eos عبارة عن مجموعة حوسبة Cray XC30 تضم 736 عقدة، بسعة إجمالية للذاكرة تبلغ 47.104 تيرابايت. وكان معالجها Intel Xeon E5-2670 . احتوت على 16 عقدة خدمة إدخال/إخراج وعقدتي تسجيل دخول خارجيتين. نُظمت عقد الحوسبة في وحدات شفرية، تحتوي كل شفرة على 4 عقد. تحتوي كل عقدة على مقبسين، كل منهما مزود بـ 8 أنوية فعلية. سمحت تقنية HyperThreading (HT) من Intel لكل نواة فعلية بالعمل كنواتين منطقيتين، مما مكّن كل عقدة من العمل كما لو كانت تحتوي على 32 نواة. إجمالاً، احتوى قسم الحوسبة في Eos على 11,776 نواة معالجة تقليدية (23,552 نواة منطقية مع تفعيل تقنية HT). [ 29 ]
وفرت منصة Eos مساحة لنقل الأدوات والتطبيقات، والمهام الصغيرة لإعداد عمليات تشغيل القدرات على Titan، بالإضافة إلى توليد البرامج والتحقق منها وتحسينها. [ 30 ]
تيتان (OLCF-3) (2012–2019)
كان تيتان نظامًا هجينًا من نوع كراي XK7، يتمتع بأداء نظري فائق يتجاوز 27000 تريليون عملية حسابية في الثانية (27 بيتافلوب). احتوى على معالجات AMD Opteron المتطورة ذات 16 نواة ووحدات معالجة رسومات NVIDIA Kepler. مكّن هذا المزيج تيتان من تحقيق سرعة تفوق سرعة سلفه، جاغوار، بعشرة أضعاف، وكفاءة طاقة تفوقها بخمسة أضعاف، مع استهلاك طاقة أكبر بقليل فقط، وشغل نفس المساحة المادية. [ 31 ]
احتوى حاسوب تايتان على 18,688 عقدة حسابية، وذاكرة نظام إجمالية قدرها 710 تيرابايت، وشبكة جيميني عالية الأداء من شركة كراي. وقد وجّهت أنوية المعالجة المركزية البالغ عددها 299,008 نواة عمليات المحاكاة، بينما تولّت وحدات معالجة الرسومات المصاحبة لها معالجة مئات العمليات الحسابية في وقت واحد. وقد وفّر النظام تقليلًا في وقت الحل، وزيادة في تعقيد النماذج، وواقعية أكبر في عمليات المحاكاة. [ 32 ] في نوفمبر 2012، حاز تايتان على المركز الأول في قائمة أفضل 500 حاسوب فائق. [ 33 ]
بعد سبع سنوات من الخدمة، تم إيقاف تشغيل تيتان في أغسطس 2019 لإفساح المجال أمام الحاسوب العملاق فرونتير. [ 34 ]
الأنظمة الحالية
عنكبوت
يُعد نظام ملفات Lustre المركزي التابع لمركز OLCF ، والذي يُطلق عليه اسم Spider ، نظام ملفات العمل التشغيلي لمعظم موارد الحوسبة في المركز. وباعتباره نظامًا عالي الأداء للغاية، يضم Spider أكثر من 20,000 عميل، موفرًا مساحة تخزين تبلغ 32 بيتابايت، وقادرًا على نقل البيانات بسرعة تتجاوز 1 تيرابايت/ثانية. يتألف Spider من نظامي ملفات، Atlas1 وAtlas2، لضمان التوافر العالي وتوازن الأحمال عبر خوادم البيانات الوصفية المتعددة، مما يُحسّن الأداء. [ 35 ]
HPSS
يتألف نظام HPSS ، وهو مورد التخزين الأرشيفي الضخم التابع لمختبر أوك ريدج الوطني، من مكونات تخزين على أشرطة وأقراص، وخوادم لينكس، وبرنامج نظام التخزين عالي الأداء (HPSS). ويتم توفير التخزين على الأشرطة بواسطة مكتبات أشرطة آلية من طراز StorageTek SL8500، تتسع كل منها لما يصل إلى 10000 خرطوشة. [ 36 ] تحتوي كل مكتبة على 24 محرك أقراص من طراز T10K-A ، و60 محرك أقراص من طراز T10K-B، و36 محرك أقراص من طراز T10K-C، و72 محرك أقراص من طراز T10K-D. [ 37 ]
إيفرست
إيفرست (بيئة التصور الاستكشافي لأبحاث العلوم والتكنولوجيا) هي منصة واسعة النطاق لاستكشاف البيانات وتحليلها. يبلغ طول إيفرست 30 قدمًا وعرضها 8 أقدام، وتتميز بشاشة عرض ضخمة (PowerWall) تضم 27 جهاز عرض، بإجمالي 35 مليون بكسل. رُتبت أجهزة العرض في مصفوفة 9×3، حيث يوفر كل جهاز 3500 لومن لعرض فائق السطوع.
تعرض هذه الشاشة الجدارية، بدقة 11520 × 3072 بكسل، كمية هائلة من التفاصيل البصرية. وهي مُدمجة مع باقي مركز الحوسبة، مما يُنشئ مسار بيانات عالي النطاق الترددي بين الحوسبة عالية الأداء واسعة النطاق وعرض البيانات المرئية واسعة النطاق.
يُدار نظام إيفرست بواسطة مجموعة من 14 عقدة. تحتوي كل عقدة على أربعة معالجات AMD Opteron ثنائية النواة. وتحتوي هذه العقد الـ 14 على بطاقات رسومات NVIDIA QuadroFX 3000G متصلة بأجهزة العرض، مما يوفر قدرة عرض عالية جدًا. ويعمل مختبر العرض كمرفق تجريبي لتطوير قدرات العرض المستقبلية . ويضم شاشة LCD مكونة من 12 لوحة، وعقد اختبار، وأجهزة تفاعل، ومعدات فيديو.
ريا
ريا عبارة عن مجموعة حواسيب لينكس من النوع التجاري، تضم 521 عقدة. توفر ريا قناةً لاكتشافات علمية واسعة النطاق من خلال المعالجة المسبقة واللاحقة لبيانات المحاكاة المُولَّدة على الحاسوب العملاق تيتان. تحتوي كل عقدة من العقد الـ 512 الأولى في ريا على معالجين من نوع إنتل زيون ثماني النواة بتردد 2.0 جيجاهرتز، مزودين بتقنية HT من إنتل، وذاكرة رئيسية سعتها 128 جيجابايت. كما تضم ريا تسع عقد لوحدات معالجة رسومية (GPU) ذات ذاكرة كبيرة. تحتوي كل عقدة من هذه العقد على ذاكرة رئيسية سعتها 1 تيرابايت، ووحدتي معالجة رسومية من نوع NVIDIA K80، مع معالجين من نوع إنتل زيون رباعيي النواة بتردد 2.30 جيجاهرتز، مزودين بتقنية HT. تتصل ريا بنظام الملفات عالي الأداء لوستر (Lustre) التابع لمؤسسة OLCF، والمعروف باسم أطلس. [ 38 ]
حيوان الوومبات
نظام Wombat عبارة عن مجموعة خوادم أحادية الرف من HPE تعتمد على معمارية ARM ذات 64 بت بدلاً من معمارية x86 التقليدية. هذا النظام متاح لدعم مشاريع البحث في علوم الحاسوب التي تهدف إلى استكشاف معمارية ARM.
تضم مجموعة Wombat الحاسوبية 16 عقدة حوسبة، أربع منها مزودة بمسرعين رسوميين من AMD (ثماني وحدات معالجة رسومية إجمالاً في النظام). تحتوي كل عقدة حوسبة على معالجين Cavium ThunderX2 ثماني النواة، وذاكرة وصول عشوائي (RAM) بسعة 256 جيجابايت (16 وحدة DDR4 DIMM)، وقرص SSD بسعة 480 جيجابايت للتخزين المحلي للعقدة. تتصل العقد عبر EDR InfiniBand (بسرعة 100 جيجابت/ثانية تقريبًا). [ 39 ]
قمة (OLCF-4)

يُعدّ حاسوب IBM AC922 Summit ، أو OLCF-4 ، الحاسوب العملاق الرائد التابع لمختبر أوك ريدج الوطني (ORNL) بقدرة 200 بيتافلوب. أُطلق Summit في الأصل في يونيو 2018، وبحسب قائمة TOP500 الصادرة في نوفمبر 2019، يُعتبر أسرع حاسوب في العالم بأداءٍ بلغ 148.6 بيتافلوب وفقًا لاختبار HPL. [ 40 ] كما يُعدّ Summit أول حاسوب يصل إلى مستوى أداء الإكساسكيل ، محققًا ذروة إنتاجية بلغت 1.88 إكساوب من خلال مزيج من عمليات الفاصلة العائمة أحادية الدقة ونصف الدقة . [ 41 ]
على غرار سلفه تايتان، يستخدم نظام Summit بنية هجينة تدمج 9216 وحدة معالجة مركزية Power9 و27648 وحدة معالجة رسومية NVIDIA Volta V100 باستخدام تقنية NVLink من NVIDIA. [ 42 ] يتألف نظام Summit من 4608 عقدة (ما يقارب ربع عدد عقد تايتان البالغ 18688 عقدة)، تحتوي كل منها على 512 جيجابايت من ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية المتزامنة ذات معدل البيانات المزدوج 4 (DDR4) و96 جيجابايت من ذاكرة النطاق الترددي العالي (HBM2)، بسعة تخزين إجمالية تبلغ 250 بيتابايت. [ 43 ]
الحدود (OLCF-5)
كان من المقرر في الأصل تسليم نظام Frontier في عام 2021، على أن يُتاح للمستخدمين الوصول إليه في العام التالي. يُعد Frontier أول نظام إكساسكيل مستدام من مختبر أوك ريدج الوطني، أي أنه قادر على إجراء كوينتيليون عملية حسابية في الثانية الواحدة (مليار مليار عملية). يتكون النظام من أكثر من 100 وحدة معالجة من نوع Cray Shasta، ومن المتوقع أن تصل ذروة أدائه إلى حوالي 1.5 إكسا فلوب. [ 44 ] [ 45 ]
مجالات البحث
- علم الأحياء – بفضل موارد الحوسبة الفائقة في مركز الحوسبة المتقدمة OLCF، يمكن للباحثين استخدام المعرفة على المستوى الجزيئي لتطوير أدوية وعلاجات طبية جديدة، ودراسة الأنظمة البيولوجية المعقدة، ونمذجة تنظيم الجينات. [ 46 ]
- الكيمياء – يمكن لأجهزة الكمبيوتر العملاقة مثل Summit استكشاف تعقيدات المادة على المستوى الذري، مما يسمح باكتشافات المبادئ الأولى ونماذج جزيئية مفصلة. [ 47 ]
- علوم الحاسوب – يعمل الباحثون على تطوير الأدوات اللازمة لتقييم مجموعة من أنظمة الحوسبة الفائقة، بهدف اكتشاف أفضل السبل لاستخدام كل منها، وكيفية إيجاد النظام الأنسب لأي تطبيق معين، وكيفية تخصيص التطبيقات للحصول على أفضل أداء. [ 48 ]
- علوم الأرض – تتيح الحوسبة عالية الأداء إجراء حسابات واسعة النطاق للأنظمة البيئية والجغرافية المعقدة، ويستخدم باحثو المركز الوطني لعلوم الحاسوب هذه المعلومات لفهم أفضل للتغيرات في مناخ الأرض الناجمة عن الاحتباس الحراري. [ 49 ]
- الهندسة – تُستخدم موارد OLCF مثل Summit في التطبيقات الهندسية مثل محاكاة التوربينات الغازية ومحركات الاحتراق. [ 50 ]
- الاندماج – إن فهم سلوك بلازما الاندماج ومحاكاة جوانب مختلفة من الجهاز يمنح الباحثين نظرة ثاقبة حول بناء ITER ، وهو نموذج أولي لمحطة طاقة الاندماج . [ 51 ]
- علم المواد – يهدف البحث في علم المواد في مختبر أوك ريدج الوطني إلى تحسين مجالات مختلفة من الحياة الحديثة، بدءًا من توليد الطاقة ونقلها، مرورًا بالنقل، وصولًا إلى إنتاج أجهزة كمبيوتر وأجهزة تخزين أسرع وأصغر حجمًا وأكثر تنوعًا. [ 52 ]
- الطاقة النووية – يتطلب تطوير مفاعلات نووية جديدة تستخدم دورات وقود متطورة وتلتزم بقيود السلامة الحديثة ومنع الانتشار النووي، عمليات نمذجة ومحاكاة معقدة. [ 53 ] غالبًا ما يستلزم تعقيد هذه المحاكاة استخدام حواسيب فائقة القدرة لضمان دقة النماذج. [ 54 ]
- الفيزياء – يستخدم الفيزيائيون قوة الحوسبة عالية الأداء في المركز الوطني لعلوم الحاسوب (NCCS) للكشف عن الطبيعة الأساسية للمادة، بما في ذلك سلوك الكواركات والإلكترونات والجسيمات الأساسية الأخرى التي تشكل الذرات. [ 55 ]
مراجع
- ↑ "نظرة عامة" . مرفق أوك ريدج للحوسبة القيادية . تم الاسترجاع في 11 مارس 2020 .
- ↑ "نظرة عامة" . مرفق أوك ريدج للحوسبة القيادية . تم الاسترجاع في 11 مارس 2020 .
- ↑ "فرونتير" . www.olcf.ornl.gov . تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 مارس 2020 .
- ↑ "نظرة عامة" . مرفق أوك ريدج للحوسبة القيادية . تم الاسترجاع في 11 مارس 2020 .
- ↑ "مايو 2007" . web.ornl.gov . تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 مارس 2020 .
- ↑ هوراي، بول ج. (24 فبراير 1999). "الشراكة في العلوم الحاسوبية" . المكتبة الرقمية لجامعة شمال تكساس . تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 مارس 2020 .
- ↑ "مايو 2007" . web.ornl.gov . تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 مارس 2020 .
- ↑ بيجرت، جودي (30 نوفمبر 2004). "مشروع قانون رقم 4516 - الكونغرس 108 (2003-2004): قانون تنشيط الحوسبة المتطورة لوزارة الطاقة لعام 2004" . www.congress.gov . تاريخ الاطلاع: 11 مارس 2020 .
- ↑ «تعيين توراسي مديرًا للمركز الوطني للعلوم الحاسوبية في مختبر أوك ريدج الوطني» . WYSH AM 1380. 23 ديسمبر 2019. تاريخ الاطلاع: 22 يونيو 2020 .
- ↑ "المركز الوطني لعلوم الحوسبة » الأنظمة المُخرجة من الخدمة" . 13 سبتمبر 2012. مؤرشف من الأصل في 13 سبتمبر 2012. تم الاطلاع عليه في 11 مارس 2020 .
- ↑ "وصف مكونات نظام التشغيل XP/S 5" . 21 يناير 1997. مؤرشف من الأصل في 21 يناير 1997. تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 مارس 2020 .
- ↑ "مرفق أوك ريدج للحوسبة القيادية" . www.tiki-toki.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 مارس 2020 .
- ↑ "مرفق أوك ريدج للحوسبة القيادية" . www.tiki-toki.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 مارس 2020 .
- ↑ "وصف مكونات جهاز Intel Paragon XP/S 150" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 28-04-1999.
- ↑ "CCS: IBM SP (Eagle)" . 22-06-2006. مؤرشف من الأصل في 22-06-2006 . تم الاطلاع عليه في 11-03-2020 .
- ↑ "موارد نظام الاحتجاز والعزل الحراري التابع لمختبر أوك ريدج الوطني" . 10 ديسمبر 2000. مؤرشف من الأصل في 10 ديسمبر 2000. تم الاطلاع عليه في 11 مارس 2020 .
- ↑ "CCS: IBM pSeries Cluster (Cheetah)" . 2005-03-04. مؤرشف من الأصل في 2005-03-04 . تم الاطلاع عليه في 2020-03-11 .
- ↑ "ديسمبر 2007" . web.ornl.gov . تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 مارس 2020 .
- ↑ "ذا أوك ريدجر أونلاين - مقال: أعمال - 'تشيتا' ثامن أسرع حاسوب 21/06/2002" . www.csm.ornl.gov . تاريخ الاطلاع: 11/03/2020 .
- ↑ "المركز الوطني لعلوم الحوسبة » الأنظمة المُخرجة من الخدمة" . 13 سبتمبر 2012. مؤرشف من الأصل في 13 سبتمبر 2012. تم الاطلاع عليه في 11 مارس 2020 .
- ↑ "المركز الوطني لعلوم الحوسبة » الأنظمة المُخرجة من الخدمة" . 13 سبتمبر 2012. مؤرشف من الأصل في 13 سبتمبر 2012. تم الاطلاع عليه في 11 مارس 2020 .
- ↑ "المركز الوطني لعلوم الحوسبة » الأنظمة المُخرجة من الخدمة" . 13 سبتمبر 2012. مؤرشف من الأصل في 13 سبتمبر 2012. تم الاطلاع عليه في 11 مارس 2020 .
- ↑ منذ 7 سنوات. "جاكوار رحلت لكنها لم تُنسَ" . مركز أوك ريدج للحوسبة القيادية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 مارس 2020 .
{{cite web}}: صيانة CS1: الأسماء الرقمية: قائمة المؤلفين ( رابط ) - ↑ "المركز الوطني لعلوم الحوسبة » الأنظمة المُخرجة من الخدمة" . 13 سبتمبر 2012. مؤرشف من الأصل في 13 سبتمبر 2012. تم الاطلاع عليه في 11 مارس 2020 .
- ↑ "Lens | المركز الوطني لعلوم الحوسبة" . 21-12-2009. مؤرشف من الأصل في 21-12-2009 . تم الاطلاع عليه في 11-03-2020 .
- ↑ "المركز الوطني لعلوم الحوسبة » الأنظمة المُخرجة من الخدمة" . 13 سبتمبر 2012. مؤرشف من الأصل في 13 سبتمبر 2012. تم الاطلاع عليه في 11 مارس 2020 .
- ↑ "الأنظمة الخارجة عن الخدمة" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 2012-09-13.
- ↑ منذ 8 سنوات. "مرفق الحوسبة في أوك ريدج يتبرع بنظام يوجين إلى مختبر أرجون الوطني" . مرفق أوك ريدج للحوسبة القيادية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 مارس 2020 .
{{cite web}}: صيانة CS1: الأسماء الرقمية: قائمة المؤلفين ( رابط ) - ↑ "إيوس" . مرفق أوك ريدج للحوسبة القيادية . تم الاسترجاع في 11 مارس 2020 .
- ↑ "إيوس" . مرفق أوك ريدج للحوسبة القيادية . تم الاسترجاع في 11 مارس 2020 .
- ↑ "تايتان" . مرفق أوك ريدج للحوسبة القيادية . تم الاسترجاع في 11 مارس 2020 .
- ↑ "تايتان" . مرفق أوك ريدج للحوسبة القيادية . تم الاسترجاع في 11 مارس 2020 .
- ↑ "تايتان: مختبر أوك ريدج الوطني | أفضل 500 موقع للحوسبة الفائقة" . www.top500.org . تاريخ الاسترجاع: 11 مارس 2020 .
- ↑ "وداعاً يا تيتان" . مرفق أوك ريدج للحوسبة القيادية . تم الاسترجاع في 11 مارس 2020 .
- ↑ "العنكبوت" . مرفق أوك ريدج للحوسبة القيادية . تم الاسترجاع في 11 مارس 2020 .
- ↑ "HPSS" . مرفق أوك ريدج للحوسبة القيادية . تم الاسترجاع في 11 مارس 2020 .
- ↑ "HPSS" . مرفق أوك ريدج للحوسبة القيادية . تم الاسترجاع في 11 مارس 2020 .
- ↑ "ريا" . مرفق أوك ريدج للحوسبة القيادية . تم الاسترجاع في 11 مارس 2020 .
- ↑ "وومبات" . مرفق أوك ريدج للحوسبة القيادية . تم الاسترجاع في 11 مارس 2020 .
- ↑ "نوفمبر 2019 | أفضل 500 موقع حاسوب فائق" . www.top500.org . تاريخ الاسترجاع: 11 مارس 2020 .
- ↑ "شفرة علم الجينوم تتجاوز عمليات إكسا أوبس على حاسوب ساميت العملاق" . مرفق أوك ريدج للحوسبة القيادية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 مارس 2020 .
- ↑ حواسيب Summit وSierra العملاقة: نظرة من الداخل على أنظمة وزارة الطاقة الأمريكية الجديدة ما قبل إكساسكيل (ملف PDF) . Teratec (تقرير).
- ↑ "القمة: بالأرقام" (ملف PDF) .
- ↑ "فرونتير" . www.olcf.ornl.gov . تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 مارس 2020 .
- ↑ "حاسوب فرونتير العملاق يُدشن كأسرع حاسوب في العالم، محطماً حاجز الإكساسكيل | مختبر أوك ريدج الوطني" . www.ornl.gov . مؤرشف من الأصل بتاريخ 4 أبريل 2024. تم الاطلاع عليه بتاريخ 27 أبريل 2024 .
- ↑ "علم الأحياء" . مرفق أوك ريدج للحوسبة القيادية . تم الاسترجاع في 11 مارس 2020 .
- ↑ "الكيمياء" . مرفق أوك ريدج للحوسبة القيادية . تم الاسترجاع في 11 مارس 2020 .
- ↑ "علوم الحاسوب" . مركز أوك ريدج للحوسبة القيادية . تم الاسترجاع في 11 مارس 2020 .
- ↑ "علوم الأرض" . مركز أوك ريدج للحوسبة القيادية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 مارس 2020 .
- ↑ "الهندسة" . مرفق أوك ريدج للحوسبة القيادية . تم الاسترجاع في 11 مارس 2020 .
- ↑ "التقدم السريع نحو مستقبل الاندماج النووي" . مركز أوك ريدج للحوسبة القيادية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 مارس 2020 .
- ↑ "علم المواد" . مرفق أوك ريدج للحوسبة القيادية . تم الاسترجاع في 11 مارس 2020 .
- ↑ "الطاقة النووية" . مركز أوك ريدج للحوسبة القيادية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 مارس 2020 .
- ↑ "الكيمياء التنبؤية للأنظمة الواقعية للطاقة النووية المتقدمة" . مرفق أوك ريدج للحوسبة القيادية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 مارس 2020 .
- ↑ "الفيزياء" . مرفق أوك ريدج للحوسبة القيادية . تم الاسترجاع في 11 مارس 2020 .
روابط خارجية
الوسائط المتعلقة بمرفق أوك ريدج للحوسبة القيادية على ويكيميديا كومنز- موقع مركز أوك ريدج للحوسبة القيادية
- موقع مختبر أوك ريدج الوطني
- وزارة الطاقة الأمريكية
- مختبر أوك ريدج الوطني
- مواقع الحواسيب العملاقة
- الوكالات الحكومية التي تم إنشاؤها عام 1992
- 1992 منشأة في ولاية تينيسي
