Oto jak karty graficzne pomogą w eksperymentach nad cząstkami elementarnymi
W typowym komputerze oprócz jednostki centralnej drzemie jeszcze jedno źródło mocy obliczeniowej - GPU, czyli procesor w karcie graficznej. Wykorzystuje to OpenCL (Open Computing Language) - specjalne rozszerzenie języków programowania ułatwiające pisanie programów służących do obliczeń, uruchamianych w ekstremalnie rozproszonym środowisku, i dzięlące obliczenia pomiędzy CPU i GPU. Zaletą takiego rozwiązania jest standaryzacja napisanego algorytmu - nie musimy się później martwić o konkretnego producenta karty graficznej.
To właśnie w oparciu o OpenCL powstaje oprogramowanie dla ośrodka badań nad cząsteczkami elementarnymi i ciężkimi jonami w ośrodku GSI (Gesellschaft für Schwerionenforschung), w Darmstadt w Niemczech. Budowany tam klaster obliczeniowy składa się ze 160 jednostek serwerowych (wyprodukowanych przez firmę Asus), a każda z tych jednostek wyposażona jest w... cztery serwerowe karty graficzne AMD FirePro S9150. Razem więc w użyciu w klastrze będzie 640 takich kart graficznych.
Myślę, że każdego zainteresowanego osiągnięciami kart graficznych na PC zainteresuje specyfikacja pojedynczej karty FirePro. Karta posiada wbudowane 16GB pamięci typu GDDR5 o przepustowości 320GB/s. Osiąga wydajność 5,07 TFLOPS przy zadaniach pojedynczej prezycji i 2,53 TFLOPS przy podwójnej precyzji. Dzięki wbudowanej technologii AMD STREAM jej konstrukcja jest przewidziana do scenariuszy w których pracuje się nad obliczeniami równoległymi. Ważne również jest sprzętowe wsparcie dla OpenCL.
Łączna moc obliczeniowego całego powstającego w Darmstadt klastra to 3,25 i 1,62 petaFLOPS przy obliczeniach odpowiednio pojedynczej i podwójnej precyzji. System ten pozwala prowadzić zaawansowane badania nad chromodynamiką kwantową (Lattice QCD) przy użyciu najszybszych na świecie rozwiązań OpenCL. Wyniki obliczeń wykorzystywane są w szeregu opracowań naukowych z dziedziny fizyki cząstek elementarnych i fizyce ciężkich jonów.
Ośrodek GSI prowadzi badania ciężkich jonów, a ich wyniki znajdują zastosowanie m.in. w terapiach nowotworowych. Klaster obliczeniowy został zaprojektowany we współpracy z Instytutem Badawczym FIAS. Kolejnym, planowanym, wspólnym projektem GSI i FIAS będzie nowy akcelerator i detektor cząstek.
Wszystkie tego typu eksperymenty dostarczają ogromnej ilości danych. Ich analiza wymaga bardzo dużej mocy obliczeniowej, i odpowiednich algorytmów. Używany w tym przypadku algorytm (Lattice QCD) został opracowany przez FIAS od razu z myślą o implementacji w OpenCL. Gwarantuje to otwartość na rozbudowę farmy serwerów o różne architektury.
*Źródło: Informacja firmy AMD. Grafika główna pochodzi z serwisu ShutterStock.
