IBM bouwt hybride super met 16.000 Cell-chips

IBM maakt een hybride petaflops-monstermachine voor het Amerikaanse ministerie van energie. De computerproducent bouwt een supercomputer met 16.000 van zijn multicore Cell-processoren. Die chips zijn bij het grote publiek bekend als de motor in de aanstaande Playstation 3-spelcomputer van Sony.

Naast de Cell-chips, gezamenlijk ontwikkeld door IBM, Sony en Toshiba, gaat de Linux-machine ook de Opteron-processoren van AMD bevatten. Die semi-64-bit x86-chips dienen in de monstermachine voor rauwe rekenkracht bij reguliere rekenklussen, terwijl de Cells worden ingezet voor zwevende komma- en grafische berekeningen, waaronder ook visualisatieklussen. Het aantal Opterons is gelijk aan het aantal Cell-processoren, dus ook 16.000.

Deze hybride aanpak vereist speciale programmeerhulpmiddelen en heeft zich nog niet bewezen. Toch verwachten sommige experts dat dit meer en meer gebruikt zal worden om standaardprocessoren naar nog grotere hoogtes op te stuwen. IBM wil in ieder geval meer van dergelijke supers bouwen, voor uiteenlopende toepassingen. 

De nieuwe super (codenaam Roadrunner) van het Los Alamos National Laboratory neemt ruim 1100 vierkante meter in beslag en moet in 2008 gereed zijn. De bouw kost in totaal 110 miljoen dollar en wordt in drie fasen uitgevoerd waarvan de eerste 35 miljoen dollar kost. Uiteindelijk moet de totale machine de prestatiegrens van 1 petaflops (1 biljard zwevende komma berekeningen per seconde) doorbreken. IBM spreekt van een piekvermogen van 1,6 petaflops.

Roadrunner is daarmee de snelste supercomputer ter wereld. De huidige nummer 1 in de wereldwijde super-ranglijst top500.org, die in juni dit jaar nog is 'ververst', haalt 'slechts' 280,6 teraflops. Die Blue Gene/L-variant van IBM, met als processoren een speciaal ontworpen PowerPC-variant (maar liefst 131.000 stuks), was de eerste machine die voorbij de 100 teraflops kwam.

Ondertussen zijn Japanse computerfabrikanten en wetenschappelijke instituten ook bezig Petaflops-supers te ontwikkelen. De Japanse Earth Simulator-super heeft in 2002 de Amerikaanse wetenschaps- en computerwereld wakker geschud; die machine haalde met 35,6 teraflops een hoger prestatieniveau dan de voormalige wereldwijde top tien bij elkaar opgeteld. De Roadrunner-machine is dan ook één van de vijf petaflops-systemen die nu in ontwikkeling zijn in de Verenigde Staten en die tegen 2010 operationeel moeten zijn.

Het niveau van detail in de berekeningen die Roadrunner uitvoert, ligt naar verwachting een factor tien hoger dan de huidige snelste super haalt. Dit maakt ook geheel nieuwe vormen en zijsporen van wetenschappelijk onderzoek mogelijk en interessant. Één van de voornaamste toepassingen zal echter onderzoek naar kernenergie en kernwapens zijn, een 'normale' klus voor supers.