Duży komputer dla Uniwersytetu

prof. dr hab. A. Jakubowski
dr Jacek Kobus
mgr Jerzy Ludwichowski

październik, 1996 r.

Niniejszy dokument jest pełną wersją artykułu tych samych autorów, który ukazał się w dwóch częściach w październikowym i listopadowym numerze Głosu Uczelni.

Podpisanie 9 września br. umowy pomiędzy firmą Sun Microsystems a Uniwersytetem Mikołaja Kopernika uwieńczyło kilkuletnie starania środowiska toruńskich fizyków, radioastronomów, chemików teoretycznych oraz matematyków o uzyskanie lokalnego dostępu do nowoczesnego i wysokowydajnego systemu komputerowego. Uczelnia nareszcie zdobyła duży komputer.

Pojawienie się komputera Enterprise 6000 w Toruniu jest niewątpliwie olbrzymim sukcesem całego środowiska. Jednocześnie jest to dla tego środowiska ogromna szansa, gdyż - jak sądzimy - dostęp do takiego systemu komputerowego umożliwi wielu zespołom prowadzenie intensywnych badań na światowym poziomie. Dodatkowo posiadanie przez UMK takiego systemu komputerowego daje możliwości pogłębienia i uzupełnienia wykształcenia studentów informatyki, fizyki i chemii (a z czasem geografii, ekonomii i innych dyscyplin) w dziedzinie wykorzystywanie wydajnych, wieloprocesorowych systemów komputerowych w badaniach naukowych, w wielu gałęziach przemysłu, w bankowości (np. obsługa transakcji dokonywanych za pośrednictwem kart kredytowych), itp.

Istotnym elementem umowy zawartej z Sun Microsystems jest klauzula o powołaniu na UMK wspólnego High Performance Computing Beta Testing Center, czyli centrum wczesnego testowania oprogramowania i technologii dla komputerów dużej mocy obliczeniowej. Stwarza ona unikatową szansę na ciągły dostęp do najnowszych produktów w tym obszarze techniki komputerowej.

System Enterprise 6000 w zakupionej konfiguracji ma 8 procesorów UltraSPARC I taktowanych zegarem o częstotliwości 167MHz, każdy wyposażony w 0.5MB pamięci notatnikowej (cache) i posiadający dostęp do 1GB pamięci operacyjnej i ok. 30GB pamięci dyskowej. Szybkość transmisji pomiędzy składowymi systemu wynosi 2.6GB/s, zaś ze światem zewnętrznym komputer komunikuje się z prędkością 155Mb/s. Otrzymywane i przetwarzane dane można będzie archiwować przy pomocy urządzenia taśmowego, które jednocześnie może zmagazynować do 140GB (dla porównania wystarczy powiedzięc, że wszystkie 44 tomy wydawnictwa Encyclopaedia Britannica zawierają niecały 1GB danych). Natomiast podsystem graficzny Creator 3D pozwoli na wizualizację uzyskiwanych przy pomocy tego komputera wyników.

Jedną z najważniejszych cech zakupionego systemu jest możliwość jego rozbudowywania: do 30 procesorów i do 30GB pamięci operacyjnej. Gdyby zainstalować w systemie wszystkie możliwe procesory i jednocześnie zwiększyć częstotliwość zegara ze 167MHz do 250MHz (czyli zamiast procesorów UltraSPARC I zastosować procesory UltraSPARC II), to całkowita moc systemu (w stosunku do obecnej) wzrosłaby prawie 6. krotnie. Warto zaznaczyć, że zawarta z Sun Microsystems umowa pozwala UMK dokonywać w ciągu najbliższych dwóch lat rozbudowy systemu na preferencyjnych warunkach.

Na podkreślenie zasługuje fakt, że zakup systemu komputerowego Enterprise 6000 w powyższej konfiguracji był możliwy dzięki uzyskaniu przez UMK specjalnych środków z KBN-u, powiększonych następnie w istotny sposób o środki pochodzące z dochodów własnych Uczelni.

Decyzja o zakupieniu takiego a nie innego dużego systemu komputerowego nie jest łatwa i może wzbudzać spore kontrowersje. Nie istnieje bowiem jedna jedyna, uniwersalnie stosowana konstrukcja komputera - różne konstrukcje nadają się szczególnie dobrze do różnych typów zadań. A dodatkowo swoje produkty zachwala zwykle kilka firm. Dlatego dalsza część artykułu poświęcona jest przedstawieniu tła i argumentów uzasadniających dokonany wybór. Staraliśmy się w miarę możliwości przedstawić argumentację Zespołu ograniczając użycie ,,żargonu komputerowego'' do niezbędnego minimum, ale jego całkowite wyeliminowanie nie było możliwe.

8 procesorów UltraSPARC I taktowanych zegarem 167MHz
każdy z procesorów wyposażony z 0.5MB pamięci notatnikowej
1GB pamięci operacyjnej
szyna systemu Gigaplane o szybkości 2.6GB/s
pamięć dyskowa 30GB
urządzenie taśmowe 140GB
podsystem graficzny Creator 3D
adapter sieciowy ATM 155MB/s
możliwość rozbudowania do 30 procesorów
możliwość zainstalowania do 30GB pamięci operacyjnej
możliwość wymiany procesorów na UltraSPARC II (250MHz)

1  Nieco historii

Zbadanie potrzeb środowiska, przygotowanie odpowiedniego wniosku do KBN, testowanie i ocena oferowanych systemów komputerowych, a w końcu wybór systemu został dokonany przez zespół doradców Rektora ds. systemu komputerowego UMK. Cały ten proces został rozpoczęty wkrótce po powołaniu Zespołu w listopadzie 1994 r. i zakończył się z chwilą podpisania kontraktu.

W czerwcu 1995 r. został złożony w KBN wniosek o sfinansowanie zakupu komputera dużej mocy obliczeniowej (8 procesorów, 0.5GB RAM i kilkanaście GB przestrzeni dyskowej). Na początku 1996 r., czyli po ponad 6 miesiącach od złożenia wniosku okazało się, że wskutek szczupłości środków preliminowanych na komputery dużej mocy obliczeniowej wniosek taki nie miał szans pozytywnego rozpatrzenia i został wycofany. W związku z tym w styczniu br. złożono (nieco skromniejszy) wniosek na serwer oprogramowania, którego zakup miał szansę zostać sfinansowany ze środków KBN przeznaczonych na rozbudowę lokalnych sieci komputerowych. Decyzją KBN z marca br. wnioskowane środki w wysokości 500 tys. zł zostały przyznane. Następnie Senat UMK, wypełniając zobowiązania wynikające z uchwały z dnia 20 czerwca 1995 r., przeznaczył dodatkowo 300 tys. zł na zakup serwera.

Systemy komputerowe w klasie ,,małych superkomputerów'' oferowały w Polsce w początku 1995 r. firmy: Convex (SPP1000), IBM (SP2) oraz SGI (Power Challenge). Już na wstępie wykluczyliśmy firmę Cray, której konstrukcje rozsadzały przewidywany budżet i na dodatek są jednoznacznie kojarzone jako systemy w pełni superkomputerowe. Dlatego więc na początku 1995 r. wstępne zapytanie ofertowe na dostawę systemu komputerowego dla UMK zostało skierowane do firm Convex, IBM oraz SGI.

Równolegle Zespół podjął próbę oceny wydajności oraz funkcjonalności oferowanych systemów. W wyniku przeprowadzenia własnych testów oraz analizy publikowanych danych o wydajności systemów wieloprocesorowych, m.in. testów NAS (Numerical Aerodynamic Simulation) stwierdzono, że system SPP1000 oferowany przez firmę Convex jest około 2-3 razy mniej wydajny (przy podobnej cenie) niż analogiczny (co do liczby procesorów) system o pamięci rozproszonej ( distributed memory) SP2 firmy IBM oraz system o pamięci współdzielonej (shared memory) Power Challenge firmy SGI. Dlatego oferta firmy Convex nie była dalej rozważana a wysiłki zespołu skoncentrowały się na analizie sytemów wieloprocesorowych (oraz ofert) firm IBM i SGI. Dodatkowo o porzuceniu oferty firmy Convex zadecydowała jej słaba kondycja finansowa i przejęcie jej przez firmę HP, co stawiało pod znakiem zapytania przyszłość maszyn serii SPP.

Około roku później na rynku pojawił się nowy konkurent - firma Sun Microsystems zapowiedziała wprowadzenie na rynek w maju 1996 r. wieloprocesorowych systemów serii Enterprise opartych na nowych procesorach UltraSPARC i bardzo szybkiej szynie danych. Zbiegło się to z decyzją KBN o przyznaniu UMK środków na zakup serwera oprogramowania. Dlatego w maju 1996 r. firmy ATM (partner SGI), IBM Polska oraz Sun Polska otrzymały zapytanie ofertowe na dostawę systemu komputerowego dla UMK.

Dokonanie wyboru było niezmiernie trudne, gdyż spośród trzech oferowanych systemów dwa (SP2 i Power Challenge) są obecne na rynku już od kilku lat i ich zalety, wady oraz wydajność są znane i udokumentowane, natomiast system Enterprise 6000 jest zupełnie nową konstrukcją. Jest to pierwszy wysokowydajny (do 30 procesorów UltraSPARC) system komputerowy o pamięci współdzielonej oferowany przez firmę Sun Microsystems (jeśli pominąć system CS64000, który powstał przy współpracy z firmą Cray). Brak wyników niezależnych testów spowodował, że ocena wydajności pojedynczych procesorów UltraSPARC oraz całego 8. procesorowego systemu została wyłącznie w oparciu o własne testy (przeprowadzone na zlecenie Zespołu przez firmę Sun w dniach 20-24 czerwca br.).

Pomoc w ocenie ofert zaoferował Zespołowi prof. Hans-Werner Meuer, dyrektor ośrodka obliczeniowego Uniwersytetu w Mannheim, Niemcy. H. Meuer jest uznanym autorytetem w dziedzinie systemów superkomputerowych i wraz z J. Dongarrą oraz E. Strohmeierem redaguje tzw. listę TOP500, czyli listę 500. najsilniejszych instalacji komputerowych na świecie. Dwaj członkowie Zespołu (J. Kobus oraz J. Ludwichowski) udali się więc na konsultacje do Mannheim i - przy okazji - wzięli udział w organizowanym przez prof. Meuera 11 Seminarium Superkomuterowym (20-22 czerwca br.), które zgromadziło ponad 100 przedstawicieli ośrodków akademickich, producentów systemów komputerowych dużej mocy, przemysłu oraz firm oferujących oprogramowanie.

Do końca pierwszej dekady czerwca zaproszone do przetargu firmy przedstawiły swoje ostateczne, ważne kilka tygodni, oferty. 24 czerwca br. upływała ważność oferty firmy ATM na dostawę systemu Power Challenge i dlatego tego dnia spotkali się członkowie Zespołu, aby wysłuchać sprawozdania z pobytu w Mannheim i podjąć decyzję w sprawie zgłoszonych ofert. W wyniku dyskusji ofert, oceny zgromadzonego materiału i zebranych doświadczeń członkowie zgodnie postanowili wybrać ofertę firmy Sun Microsystems Polska na dostawę 8. procesorowego systemu komputerowego Enterprise 6000.

W tym miejscu warto zwrócić uwagę na to, że kwota nieco ponad 300 tys. USD, pozwoliła w 1996 r. kupić znacznie więcej niż za kwotę 500 tys. USD oferowano kilkanaście miesięcy wcześniej.

2  Ocena systemów komputerowych

W celu lepszego zapoznania się z architekturą, działaniem oraz wykorzystaniem systemów komputerowych SP2 oraz POWER CHALLENGE, a także w celu wykonania testów porównawczych wydajności w oparciu o własny zestaw programów M. Czubenko i J. Kobus odwiedzili w listopadzie 1995 r. Heidelberg Scientific and Technical Center w Heidelbergu (Niemcy) prowadzone przez IBM oraz Core Technological Group w Cortaillod (Szwajcaria) firmy SGI.

Porównanie wydajności złożonych systemów komputerowych i stacji roboczych jest trudne z uwagi na wielość czynników, które mogą decydować o ich całkowitej mocy. Testy przeprowadzone w czasie wizyty w Heidelbergu oraz Cortaillod, z uwagi na ich charakter i czas trwania, nie mogły uchodzić za reprezentatywne i rozstrzygające. Konieczna stała się krytyczna ocena badanych systemów na tle innych systemów oraz w oparciu o powszechnie dostępne testy.

Wyniki pobytu w ośrodkach IBM i SGI oraz porównanie obu systemów w świetle wyników testów opublikowanych przez The Environmental Molecular Sciences Laboratory (EMSL), Center for Scientific Computing w Helsinkach (Finlandia), tzw. testów NAS, (Numerical Aerodynamic Simulation), a także testów własnych zostały przedstawione podczas specjalnego seminarium zorganizowanego w grudniu 1995 r. w Toruniu. W seminarium wzięli udział przedstawiciele i eksperci firm IBM oraz SGI, dzięki czemu wywiązała się bardzo interesująca dyskusja. W efekcie uwydatniły się pewne aspekty ofert, które pozwoliły spojrzeć nam na nie bardziej krytycznie. Oprócz tego seminarium stało się dogodną okazją do przedstawienia przez przedstawicieli SGI oraz IBM uaktualnionych ofert - współczynnik cena/wydajność ( price/performance) uległ wyraźnej poprawie.

Z punktu widzenia tego kryterium oferowane 8-procesorowe systemy SP2 oraz POWER CHALLENGE są porównywalne. Niewielkie (kilku bądź kilkunastoprocentowe) różnice w wydajności pojedynczych procesorów POWER2 oraz R8000/R10000 są nieistotne, bo ich wydajność silnie zależy od programów użytych do testowania. Oba komputery pracują pod nadzorem systemu operacyjnego Unix (dialekty: AIX dla SP2 oraz IRIX dla POWER CHALLENGE) i wyposażone są w bogaty zestaw oprogramowania dla programisty (przede wszystkim kompilatory i narzędzia programistyczne).

W obu omawianych systemach komputerowych zastosowano diametralnie różne rozwiązania dostępu procesorów do całkowitej dostępnej pamięci, co silnie rzutuje na możliwy do zastosowania model programowania. SP2 to system o pamięci rozdzielonej, a POWER CHALLENGE - o pamięci współdzielonej. Z punktu widzenia użytkownika, SP2 to zestaw (cluster) do 512 silnych stacji roboczych, zwanych węzłami (node), na które składają się procesor wraz z własną pamięcią RAM i dyskową i które współpracują za pośrednictwem specjalizowanego urządzenia - tzw. SP Switch. Inaczej jest skonstruowany POWER CHALLENGE: jest to wieloprocesorowy system komputerowy, którego każdy procesor ma bezpośredni dostęp do całej zainstalowanej pamięci operacyjnej oraz wszystkich przyłączonych dysków.

Architektura o pamięci rozdzielonej (jak w SP2) wymaga użycia modelu programowania opartego na wymianie komunikatów pomiędzy procesorami ( MPI, Message Passing Interface), jeśli pojedynczy program chce korzystać z więcej niż jednego procesora (węzła). Oznacza to, że trzeba explicite, t.j. przy pomocy odwołań do procedur biblioteki MPI, obsługiwać dostęp i przepływ danych pomiędzy węzłami.

Architektura typu pamięci współdzielonej, a więc taka, w której każdy z procesorów widzi całą dostępną pamięć (jak w systemach POWER CHALLENGE i Enterprise) umożliwia łatwiejsze wykorzystanie przez dany program wielu procesorów. Oznacza to, że ciąg instrukcji, które mogą być wykonywane niezależnie, można łatwo przydzielić do jednoczesnego ( równoległego) wykonania dostępnej liczbie procesorów. Typowym przykładem jest zrównoleglanie pętli, w których nie występują zależności między zmiennymi. Dodatkową zaletą maszyn o pamięci współdzielonej jest możliwość stosowania przy programowaniu modelu opartego o MPI, czyli możliwe jest symulowanie maszyny o pamięci rozdzielonej oraz wykorzystywanie oprogramowania tworzonego dla maszyn o takiej architekturze.

Panuje przekonanie, że systemy wieloprocesorowe o pamięci współdzielonej pozwalają systemowi operacyjnemu/zarządzającemu oraz użytkownikom efektywniej wykorzystywać zasoby, w szczególności łatwiej daje się budować programy działające w trybie przetwarzania równoległego. Dla takich systemów istnieją już kompilatory wyposażone w opcje automatycznego zrównoleglania, oraz odpowiednie narzędzia programistyczne wspomagające - ciągle jeszcze konieczny - ,,ręczny'' proces zrównoleglania programów. Oczywiście istnieją zagadnienia, do których rozwiązywania lepiej nadają się systemy o pamięci rozdzielonej, w tym systemy masywnie równoległe z setkami, a nawet tysiącami procesorów. Z tego powodu producenci systemów o pamięci współdzielonej oferują sposoby ich łączenia poprzez wysoko wydajne systemy komunikacyjne (np. HIPPI dla POWER CHALLENGEarray, czyli zestawu - cluster - ściśle współpracujących ze sobą systemów POWER CHALLENGE), co umożliwia rozbudowywanie oferowanych systemów w miarę wzrastających potrzeb użytkowników.

3  Uzasadnienie wyboru

Wszystkie trzy firmy, które przystąpiły do przetargu, zaoferowały 8. procesorowe systemy komputerowe z 1GB pamięci operacyjnej oraz około 30 GB przestrzeni dyskowej.

W przypadku firmy IBM, był to system SP2 o pamięci rozdzielonej złożony z 8 tzw. cienkich węzłów (thin nodes), każdy wyposażony w 66MHz. procesor POWER2, 2MB pamięci notatnikowej (cache), 128MB RAM oraz dysk 4GB. Szybką komunikację międzywęzłową zapewnia przełącznica SP Switch.

Firma ATM zaoferowała we współpracy z Silicon Graphics system POWER CHALLENGE z 1GB pamięci współdzielonej, 8. procesorami R10000 (190MHz, 1MB pamięci notatnikowej) i około 20GB przestrzeni dyskowej. System daje się rozbudować do 36 procesorów; procesory mają dostęp do pamięci i urządzeń zewnętrznych poprzez szynę danych o przepustowości 1,2GB/s.

Również firma Sun przedstawiła system o pamięci współdzielonej (także 1GB RAM) złożony z 8 167MHz. procesorów UltraSPARC z 0,5MB pamięci notatnikowej i 30GB przestrzeni dyskowej. System Enterprise 6000 może być powiększony do 30 procesorów dzięki szybkiej szynie danych o przepustowości 2,6GB/s.

Jednym z podstawowych kryteriów oceny systemu komputerowego jest stosunek ceny do wydajności. Wg posiadanych danych, wszystkie zaoferowane systemy mają bardzo zbliżoną wydajność rozumianą jako suma mocy wszystkich procesorów. Przy identycznej wielkości pamięci operacyjnej oraz porównywalnych zasobach dyskowych sprawą dla Zespołu pierwszorzędną był zatem wybór architektury systemu, czyli wybór pomiędzy SP2 z jednej strony a systemem POWER CHALLENGE i Enterprise 6000 z drugiej.

3.1  Dlaczego nie SP2?

Jak wspomniano we wstępie, jedną z przesłanek wniosku o Środki na zakupienie KDMO była chęć uzyskania dla środowiska systemu komputerowego istotnie zwiększającego lokalnie dostępne możliwości obliczeniowe. Według wydajności mierzonej liczbą operacji zmiennopozycyjnych wykonywanych w ciągu sekundy (MFLOPS) wszystkie oferowane systemy są około 12 razy mocniejsze niż np. dwuprocesorowe stacje robocze SS20, należące w chwili obecnej (październik 1996 r.) do najlepszych narzędzi obliczeniowych na UMK. Problem jednak nie tylko w samej ,,czystej'' mocy obliczeniowej, ale coraz częściej w wielkości dostępnej na tych systemach pamięci operacyjnej (zwykle 64MB, nie więcej jednak niż 128MB RAM), która okazuje się zbyt mała. Z tego punktu widzenia wieloprocesorowy system SP2 jest zdecydowanie mniej przydatny niż oba pozostałe, zapewniające każdemu procesorowi (programowi) dostęp do 1GB pamięci. Oczywiście SP2 pozwala na korzystanie z pamięci większej niż dostępna w pojedynczym węźle, ale za cenę dostosowania programu do pamięci rozdzielonej. Jest to połączone z dużym wysiłkiem związanym z poznaniem specyficznych technik programowania dla maszyn o takiej architekturze.

3.2  Dlaczego nie POWER CHALLENGE?

Pozostał trudny wybór pomiędzy systemami POWER CHALLENGE i Enterprise 6000.

Pierwszy z nich, to system już dobrze znany, wprowadzony na rynek w 1992r i gwałtownie zdobywający sobie od tego czasu rynek superkomputerowy (dane z listy TOP500: czerwiec 1993 - 0, czerwiec 1994 - 25, listopad 1994 - 60, listopad 1995 - 125). Początkowo oferowano go Uczelni z procesorami R8000 (80MHz), w 1995 - R8000 (90MHz), a w końcu z R10000 (190 MHz). POWER CHALLENGE może pomieścić 18 procesorów R8000 lub 36 - R10000 i jest wyposażony w szynę danych o przepustowości 1,2GB/s, która to wartość nie uległa zmianie pomimo 2-krotnego zwiększenie maksymalnej ilości procesorów w systemie oraz nieznacznie powiększonej wydajności procesora R10000 w stosunku do R8000. Wg danych TOP500 wydajność 12-procesorowego POWER CHALLENGE'a 10000 jest zaledwie 10% większa niż takiego samego systemu opartego na procesorach R8000. Ten niewielki wzrost tłumaczy się tym, że w procesorze R10000 zmniejszono z 4 do 2 ilość zmiennoprzecinkowych jednostek arytmetycznych, co oznaczało konieczność co najmniej 2-krotnego zwiększenia częstotliwości zegara w celu utrzymania wydajności R10000 na poziomie R8000. Firma MIPS (producent procesorów montowanych w komputerach SGI) zapowiada co prawda dalsze zwiększanie częstotliwości taktowania procesora, ale wynik tych wysiłków jest trudny do przewidzenia. Ponadto, o wydajnośći systemu nie decyduje wyłącznie szybkość procesorów - jest ona silnie zależna od szybkości dostępu do pamięci (przepustowość szyny danych oraz sposób buforowania danych).

POWER CHALLENGE jest bez wątpienia bardzo dobrym, o udokumentowanej wydajności, dojrzałym systemem wieloprocesorowym posiadającym dobrze dostrojony system operacyjny. SGI dostarcza wraz z systemem POWER CHALLENGE także narzędzia do efektywnego zarządzania i wykorzystywania systemu, kompilatory oraz narzędzia programistyczne. Na tę platformę dostępnych jest też wiele programów innych dostawców.

Niestety, jest to także system już nieco przestarzały, szczególnie jego szyna danych - istnieje obawa, że rozbudowywanie o nowe, szybsze procesory nie będzie powodowało oczekiwanego wzrostu wydajności całego systemu. Dodatkowym czynnikiem działającym na niekorzyść POWER CHALLENGE jest stosunkowo wysoki koszt rozbudowy systemu. W związku z przejęciem przez SGI firmy Cray Research nie jest też jasne jakie rozwiązania konstrukcyjne zostaną zastosowane w przyszłych systemach oferowanych przez tę firmę. Słychać zapowiedzi, że SGI przygotowuje zupełnie nową konstrukcję mającą zastąpić POWER CHALLENGE'a. Wydaje się to wysoce prawdopodobne, jeśli SGI chce zachować swoją wysoką pozycję na rynku systemów superkomputerowych. Wg najnowszej edycji listy TOP500, spośród 500 największych instalacji komputerowych na świecie 218 to maszyny SGI/Cray, w tym 114 systemów POWER CHALLENGE oraz POWER CHALLENGEarray. ¹

3.3  Dlaczego Enterprise 6000?

W przeciwieństwie do POWER CHALLENGE, system Enterprise 6000 jest produktem nowym, wykorzystującym szybką szynę danych o przepustowości około 2,6GB/s, tzw. gigaplane i oferowany jest z procesorami UltraSPARC 1 o częstotliwości 167MHz. W zapowiedziach jest procesor UltraSPARC 2 o częstotliwości 250MHz, który będzie współpracować z gigaplane, która w tych warunkach może osiągnąć przepustowość 3,9GB/s. Porównując dane dotyczące wydajności pojedynczego procesora UltraSPARC 1(167MHz) z szybkością procesorów R8000 (90MHz) oraz POWER2 (66 MHz) (por. Tabela), trzeba pamiętać, że testy zostały przeprowadzone przy użyciu kompilatora FORTRAN-u 77, który nie optymalizował kodu dla procesora UltraSPARC, oraz że test dla procesora R8000 został przeprowadzony w systemie, w którym każdy z procesorów wyposażony był w pamięć buforującą (cache) 4MB (dla porównania system POWER CHALLENGE oferowany UMK posiada pamięć 1MB na procesor), a jak zauważono wyżej wielkość tej pamięci ma decydujące znaczenie dla wydajności procesora (systemu). Nieoficjalne dane uzyskane przy użyciu beta wersji kompilatora, który generuje kod dostosowany do architektury nowego procesora UltraSPARC, pokazują ,,rezerwy'' tkwiące w sprzęcie i oprogramowaniu.

Na Uczelni jest obecnie ponad 60 stacji roboczych oraz X-terminali firmy Sun. System Enterprise jako serwer oprogramowania i serwer obliczeniowy staje się niejako naturalnym uzupełnieniem i wzmocnieniem tego rozproszonego potencjału badawczego, stając się jego centrum. Ten sam system operacyjny na serwerze i stacjach roboczych (Solaris 2.x) ułatwia integrację rozproszonych zasobów, pozwala na utworzenie jednolitego środowiska programisty (kompilatory, narzędzia programistyczne i optymalizujące, itp), tego samego na serwerze co i na stacjach roboczych. W ten sposób możliwe staje się przygotowywanie, rozwijanie oraz testowanie oprogramowania na lokalnych stacjach roboczych, a prowadzenie ,,produkcyjnych'' obliczeń na serwerze, którego moc można tanio zwiększać w miarę wzrostu potrzeb.

Można oczekiwać, że wprowadzenie przez firmę Sun na rynek systemów serii Enterprise sprawi, że niebawem zacznie się ona także liczyć na rynku superkomputerowym (silnych serwerów obliczeniowych); jej sytuacja w chwili obecnej daje się porównać do sytuacji firmy SGI sprzed 3-4 lat.

Dodatkowym atutem Sun jest zobowiązanie do współprowadzenia w Toruniu ośrodka testowania nowego oprogramowania systemowego i użytkowego dla systemów wieloprocesorowych. Powstanie takiego ośrodka jest atrakcyjne z uwagi na dostęp do najnowszego sprzętu i oprogramowania, co będzie mogło zostać wykorzystane w badaniach naukowych i zaawansowanych zajęciach z przedmiotów informatycznych.

4  Uwagi końcowe

Około 30% instalacji z listy TOP500, to systemy wykorzystywane przez agencje rządowe, przemysł lotniczy, samochodowy, chemiczny itp. Państwa Unii Europejskiej są świadome znaczenia parallel high-performance computing w utrzymaniu konkurencyjności produktów przemysłu europejskiego. Komisja Europejska w ramach programu ESPRIT (Information Technology Programme) uruchomiła projekt EUROPORT, w ramach którego doprowadzono do zrównoleglenia, czyli przystosowania do użycia z wieloprocesorowymi systemami komputerowymi kilkudziesięciu ważnych pakietów programowych. Dzięki temu uległy przyspieszeniu procesy projektowania i analizy danych, czyli skróciły się czasy opracowywania nowych towarów i wprowadzania ich na rynek. W Polsce już istnieją przedsiębiorstwa, które zainwestowały w nowoczesne techniki modelowania, aby móc utrzymać się na rynku. Przykładem jest Stomil Olsztyn, który wykorzystuje POWER CHALLENGE do projektowania i testowania opon.

W tych warunkach można się spodziewać, że będzie rosło zapotrzebowanie na specjalistów umiejących posługiwać się nowoczesnymi systemami wieloprocesorowymi, znających zasady programowania równoległego dla maszyn o pamięci współdzielonej i rozdzielonej oraz potrafiących konstruować i optymalizować programy dla takich systemów. Rysuje się zatem szansa dla UMK, aby w oparciu o ośrodek HPC oferować studentom matematyki i fizyki w ramach stosownych specjalności odpowiednie kursy.

Przy dokonywaniu zakupu tak kosztownego sprzętu jakim jest nasz serwer oprogramowania, sprzętu który ma służyć przez wiele lat, niezmiernie istotne są możliwości rozbudowywania konfiguracji, przede wszystkim zaś stopniowe powiększanie pamięci operacyjnej² oraz zwiększanie liczby procesorów. Ten aspekt oferty firmy Sun niezwykle korzystnie odbiega od oferty SGI. Firma Sun zapowiada także łączenie zestawów Enterprise w grona (cluster) za pomocą superszybkiej przełącznicy o przepustowości rzędu Gb/s, co sprawia, że zakupiony przez UMK system komputerowy jest otwarty, tzn. powinien dać się rozbudowywać w miarę wzrastających i zmieniających się potrzeb.

Wydajność algorytmu (MC)SOR dla szeregu komputerów. Podano czas (w sekundach) zużyty przez pojedynczy procesor (CPU) na wykonanie 100 iteracji (MC)SOR na siatce 294×298. Odpowiednią wydajność w MFLOP podano w nawiasach.

Footnotes:

¹ Warto w tym miejscu powiedzieć, że tuż przed oddaniem niniejszego artykułu do druku SGI ogłosił, że... zarzuca linię POWER CHALLENGE!

² Na podkreślenie zasługuje fakt, że zainstalowany Enterprise 6000 będzie wyposażony w 2GB (a nie 1GB) pamięci operacyjnej.