Je zult er waarschijnlijk niet bij stilstaan, maar alle apparaten waarmee je dit artikel digitaal kunt lezen – een laptop, desktop, tablet of smartphone – kunnen deel uit maken van een supercomputer.
In de bioscoop hit over de futuristische robot ‘Chappie’ wordt het publiek meegenomen naar een wereld waar technologie op spannende en onverwachte manieren wordt ingezet. In het scenario zit een scene die bij een aantal mensen wereldwijd een glimlach op het gezicht zal toveren, als een aantal Sony Playstation 4-consoles, uitgerust met AMD Radeon graphics en AMD cpu’s, met elkaar verbonden worden om een supercomputer-cluster te vormen. Hoewel ‘Chappie’ een Hollywood-bedenksel is, is het idee om spelconsoles te combineren tot een supercomputer niet zo ‘science fiction’ als je denkt. Clustering laat vrijwel elk apparaat deel uitmaken van een supercomputer door het beschikbaar stellen van resources.
Nodes
’s Werelds eerste supercomputers gebruikten dure, gespecialiseerde processors, waardoor high performance computing buiten het bereik van de meeste organisaties bleef. Vandaag de dag maakt een groot deel van de supercomputers gebruik van off-the-shelf processors die als ‘nodes’ dienstdoen. Deze nodes worden met elkaar verbonden om clusters te vormen, analoog aan wat we zien bij de door AMD aangedreven Playstation 4’s in ‘Chappie’.
Supercomputer-clusters maken normaliter gebruik van processors die ontwikkeld zijn voor de servermarkt, maar af en toe slaan academici en ingenieurs een andere richting in en kiezen ze voor minder gespecialiseerde componenten. Aangezien het koppelen van nodes in een cluster met breed beschikbare hardware gebeurt, zoals Ethernet, is het mogelijk om een cluster te maken van een aantal verschillende apparaten, zoals de Gizmo 2 of spelconsoles.
Om het supercomputer-cluster in ‘Chappie’ te maken zijn een aantal Playstation 4-consoles met elkaar verbonden, elk met 1,84 teraflops aan AMD-rekenkracht. Die rekenkracht wordt geleverd door een system-on-chip-design met acht AMD cpu-cores en 18 AMD Radeon Graphics Core Next (GCN)-units. Deze worden doorgaans gebruikt om alle software, games, video’s en motion-gegevens te verwerken, waarmee gamers via onlinediensten met elkaar communiceren. Nog indrukwekkender is dat dezelfde computing architectuur die we in de Playstation 4 aantreffen ook daadwerkelijk het hart vormt van huidige supercomputer-clusters.
Enorme rekenkracht
In de afgelopen jaren hebben high performance compute-clusters hun enorme rekenkracht behaald door het combineren van processortechnologieën. De cpu, die al tientallen jaren lang het hart vormt van supercomputers, wordt bijgestaan door accelerators als AMD’s Firepro gpu, die een enorme rekencapaciteit biedt en hierbij uiterst energiezuinig is.
Energiezuinigheid is een sleutel tot het maken van een krachtige high performance compute-cluster, aangezien het koelen van duizenden processoren zowel een budgettaire als technische uitdaging is. Energiezuinige cpu’s en gpu’s zijn ideale componenten bij het bouwen van compute clusters en een belangrijke factor in de enorme toename aan rekenkracht in supercomputer-clusters. Gpu’s zijn zelfs zo efficiënt dat de meest energiezuinige clusters ter wereld allemaal gebruik maken van AMD Firepro-accelerators.
Door rekenkracht en opslagcapaciteit te bundelen zijn academici, wetenschappers, bedrijven en overheden in staat om wereldwijde vraagstukken aan te pakken. Vaak worden supercomputer-clusters opgebouwd uit meer dan tienduizend nodes met meer dan honderdduizend compute cores, waarbij elke core bijdraagt aan het eindresultaat. En als je denkt dat alleen wetenschappers hier iets aan hebben, dan staat je een verrassing te wachten: kijk je ’s morgens naar het weerbericht, realiseer je dan dat deze grotendeels bepaald wordt door complexe rekenmodellen die door clusters worden uitgevoerd. Gaaf, toch? Vergeet niet dat supercomputers voor meer worden ingezet dan wetenschap of weersvoorspellingen. De auto waar je in rijdt is voor een groot deel ontworpen en getest met behulp van een supercomputer, die allerlei ‘fluid dynamics’-rekenmodellen doorvoert om de auto zo zuinig mogelijk te maken.
Belangrijke rol
Je zou kunnen zeggen dat supercomputer-clusters een belangrijke rol hebben gespeeld in de wereld om ons heen en bij de groei van machine learning en big data-analyse; ze gaan nog een veel grotere rol spelen in ons dagelijks leven in de toekomst. Misschien is het meest verbazingwekkende nog wel dat alle supercomputer-clusters worden aangedreven door dezelfde technologie die je onder je bureau of televisie aantreft. Waarschijnlijk heb je je nooit beseft hoe krachtig deze veelgebruikte apparaten eigenlijk zijn.
