BESM-6 der erste Super- Computer der UdSSR

Hochleistungs- Rechnerarchitekturen –Renaissance der Traditionen  (Auszüge)

Übersetzung des Artikel aus  ЭЛЕКТРОНИКА: Наука. Технология. Бизнес 4/2008

Original : Hochleistungsrechnerarchitekturen ntb_042008_ru.pdf

 

Am Vorabend seines  60. Jubiläums führte das "Institutes für Präzisionsmechanik und Rechentechnik der Russischen Akademie der Wissenschaften namens S. A. Lebedew" ( IPMuRT; ИТМ и ВТ)  mit Unterstützung der „Föderationsagentur für Industrie der RF“ und der Russischen Akademie der Wissenschaften (RAN) die gesamtrussische wissenschaftliche Konferenz

"Perspektiven der Entwicklung von Hochleistungs- Rechner-Architekturen (HRA) - Geschichte, Gegenwart und Zukunft der einheimischen Computerfertigung“

durch. Zu den Zielen der Konferenz gehörte „die Definition von Problemen beim Bau von  HRA , Suche nach möglichen Gebieten für einen Durchbruch, Analyse der Wege der Integration von russischen Entwicklern in den weltweiten Prozess der Arbeitsteilung“. Die Konferenz sollte die Kräfte von Teams vereinen, die Aufmerksamkeit von Spezialisten und staatlichen Leitern  zur Suche nach neuen interessanten Architektur-Vorgehensweisen wecken. Die Konferenz führte viele leitende Fachleute auf dem Gebiet der HRA zusammen.

 

Mit Begrüßungsworten trat A. E. Suworow, Leiter der Verwaltung Radioelektronik- Industrie und Steuerungssysteme  (УРЭП и СУ) auf. Er unterstrich die Notwendigkeit, den Bereich der Computerindustrie zu entwickeln und dabei die reichen Erfahrungen zu nutzen, die in vielen russischen Organisationen angesammelt wurden  - darunter vor allem auch im  IPMuRT. "Dank der Erfolge der sowjetischen HRA- Schule , innerhalb von 30 Jahren wurden mehr als 20 Typen Hochleistungs- Rechnersysteme gebaut, die nach damaligen Maßstäben modern waren. Einige davon sind auch heute noch im Einsatz.

Heute ist die "Strategie  der Entwicklung der Radioelektronik- Industrie"  und das  „Föderale Zielprogramm“( FZP; ФЦП ) „Entwicklung der Bauelementebasis ( ЭКБ ) und der Radioelektronik“  ("Развитие электронной компонентной базы и радиоэлектроники") seitens der Regierung beschlossen. Die Ergebnisse der Umsetzung dieses Ziel-Programms müssen die Grundlage der Entwicklung werden, darunter auch des Bereiches der Computerindustrie.

Der Direktor des IPMuRT S. V. Kalinin unterstrich, dass derzeit sich eine Reihe von Organisationen Russlands wieder an Supercomputern arbeiten. " Natürlich ist es sehr aufwendig und teuer, den Industriezweig in seiner gesamten Breite  wieder auf Niveau zu bringen. Daher wurde ein Zielprogramm erarbeitet , in dem die Kernfragen formuliert wurden, die Ziele des Vorgehens, um damit die Ressourcen zu konzentrieren. "  Dieser Ansatz liegt der "Strategie der Entwicklung der Radioelektronischen Industrie"  und dem "Föderations- Zielprogramm" Entwicklung der Bauelemente- Basis und der Radioelektronik für 2008-2015"( FZP; ФЦП ) zugrunde. Diese Dokumente zeigen  ihre  Wirkung, sind aber unzureichend. Es ist wichtig, die Führung des Landes von der Aktualität eines nationalen Projektes zur Entwicklung eines Super- Computers  zu überzeugen. Kalinin unterstrich, dass die führenden russischen Zentren der Rechnerindustrie (ИТМ и ВТ РАН, НИЦЭВТ, ИНЭУМ, НИИСИ РАН, ИПМ РАН) weitgehend ihr Potential erhalten konnten. Unter ihnen kann eine enge Kooperation aufgebaut werden und mindestens noch 15 weitere Zentren der µElektronik und Rechentechnik können zur Mitwirkung  gewonnen werden. Gemeinsam  ist es real, innerhalb von ca. 5 Jahren einen [strategischen] Super- Rechner zu bauen. 
B. A. Babajan, verdienter Intel- Forschungsingenieur und  Direktor für Architektur des Bereiches  Softwarelösungen [bei Intel] , korr. Mitglied der RAN verwies vor allem auf die Leistungsfähigkeit des IPMuRT ( ИТМ и ВТ) .  

Es ist beachtenswert, dass die Konferenz 2 Wochen nach Information darüber stattfand, dass der neue Cluster "Roadrunne" ( Produzent IBM ) bei Linpack- Tests eine Leistung von über 1 РFlops (1015 Gleitkomma-Operationen /sek.) erreichte. Aber im Vortrag von  L. K. Aisymont, des Stellvertreters des Chefkonstrukteurs des " Strategischen SuperComputers", SSC (СКСН) "Angara" ("Ангара" ) von der ОАО NIZEWT ( "НИЦЭВТ"), wurde bemerkt, dass Linpack- Tests nur sehr bedingt die Leistungsfähigkeit eines Rechnersystems widerspiegeln. Weiter wurde ausgeführt, dass die Schaffung eines Höchstleistungs- Supercomputers strategischer Bedeutung nach wie vor eine der Vorrangaufgaben der Elektronik- Industrie der USA ist. So wurden für Arbeiten zu  SSC  in den USA in 2007  im Rahmen des Programms TRD  (Networking and Information Technology Research and Development  - dem staatlichen Hauptprogramm der US Regierung für Forschung und Entwicklung bei Informationstechnik und Netzwerken)  1,324 Mrd. US $. eingesetzt, wobei das Gesamtprogramm  3,074 1 Mrd. US $ groß ist. Das zeigt den hohen Stellenwert, den die USA derartigen Forschungsarbeiten beimessen, aber insbesondere auch , dass    nicht als Marktobjekt  betrachtet werden können und diese Sphäre nur aus dem staatlichen Budget finanziert werden kann. Der Vortragende ergänzte weiter, dass in den USA ein Föderales Gesetz wirkt , nach dem im Lande eine spezielle Klasse von SSC zu schaffen ist, die Ultracomputer.  Diese existieren in Einzelstückzahlen und müssen eine reale Rechenleistung aufweisen, die 100-fach größer ist, als ein beliebiger Supercomputer in der Welt, der aus kommerziellen Baugruppen aufgebaut wurde oder der fertig zu kaufen ist.   L. K. Aisymont unterstrich,  dass zur Gewährleistung der nationalen Sicherheit es unabdingbar ist, über SSC- Hochleistungsrechenzentren zu verfügen . Durchgeführte Studien und Entwicklungen erlauben mit Sicherheit festzustellen, dass es nach 2011 in Russland möglich ist, Exemplare mit SSC- Parametern herzustellen , die denen von US- Ultracomputern nahekommen. Gemäß Vortrag von L. K. Aisymont ist das NIZEWT- Projekt  "Angara" das einzige derartige Projekt in Russland.[http://www.osp.ru/os/2007/09/4569294/]  Das Projekt "Angara" Aber selbst bei dessen erfolgreicher Realisierung wird es nicht fähig sein, die vielschichtigen Probleme von SSC zu lösen, dafür ist ein selbständiges Föderales Zielprogramm für diese Richtung erforderlich.

Es wurde klar , dass auch die Vertreter der Staatsstrukturen eine gleiche Meinung vertreten. Der erste Stellvertreter des Komitee für Rechentechnik und wissenschaftlichen Hochtechnologien  der Staats- Duma, Akademiemitglied A. A. Kokoschin (А.А.Кокошин) unterstrich diese Notwendigkeit der Bündelung der Kräfte. " Heute stehen wir vor der Aufgabe, zum Kreis der führenden Länder aufzuschließen, die über eigene Entwicklungen und Produktion von Super -Rechnern , eigener Software, eigener Bauelemente- Basis und Hochleistungs- Netzen verfügen, die Höchstleistungscomputer verschiedener Zentren integrieren.  Alles das sind Elemente des Programms, welches gegenwärtig entwickelt und zur Beschlussfassung durch die Führung des Landes vorbereitet wird.  Im vergangenen Jahr wurden gemeinsam mit AM Velichow, Betelin u.a. der Führung der RF  entsprechende Vorschläge vorgelegt. Es existieren eine Reihe Arbeitsrichtungen , die eine ernsthafte Förderung und Erhöhung der Finanzierung erfordern. Dafür wäre es laut Vortragendem auch wichtig, die sog. "Machtstrukturen" der RF mehr zu interessieren und ihnen die Probleme dieses extrem komplizierten Gebietes näher zu erläutern.. Kokoschkin unterstrich, dass die Schaffung von SSC unter Nutzung einheimischer  Technologie unter kommerziellen Gesichtspunkten unmöglich ist , was durch alle ausländischen Informationen bestätigt wird.  Aber auch die russische Großindustrie sollten starke Aufmerksamkeit auf die Entwicklung der eigenen Computerindustrie lenken, um so mehr , als es in Russland einige eigenen Super- Computer- Entwicklungen gibt.

Der wissenschaftliche Leiter des Staatlichen Vereinigten Forschungsinstitutes (SVFI;  ФГУП НИИ) Quant ("Квант") , AM V. K. Lewin unterstrich ebenfalls sowohl die potentiellen russischen Möglichkeiten, als auch die Notwendigkeit einer zielstrebigen Bearbeitung der Aufgaben des Supercomputings.

Der Generaldirektor der OAO "INEUM"  ("ИНУЭМ") und der SAO (geschlossene Aktiengesellschaft; ЗАО) der "MZST"  ( Moskauer Zentrum für  SPARC-Technologie "МЦСТ") А.К.Кim berichtete über Pläne zur Entwicklung der Linie der "ELBRUS"- Supercomputer bis 2019.

Über aktuelle Arbeiten bei Supercomputer- Architekturen ,  z.B. über Mehrprozessor- Systeme mit dynamischer Rekonfigurierung der Architektur auf Basis PLIS , berichtete I. I. Lewin,  Stellvertreter des Direktors des Forschungsinstitutes für Mehrprozessor- Rechnersysteme der Südlichen Staatlichen Universität , sowie der Direktor des SVFI "Elvis" ("Элвис") , Ja. Ja. Petritschkovic. u.a.

Auf der Konferenz wurden Arbeiten des  IPMuRT(ИТМ и ВТ) vorgestellt, darunter zur Schaffung von Rechnersystemen mit nichttraditioneller Architektur auf Basis eines allgemeinen Modells mit dynamischer Dataflow- Steuerung . Diese Arbeitsrichtung verfolgte bis an sein Lebensende AM B. S, Burzew - der Chefkonstrukteur der ELBRUS, der zuletzt im Institut für Probleme der Informatik der RAN ( ИПИ РАН [i] arbeitete .

 

Große Beachtung fanden auch Arbeiten von A. Ju.Drosdow (А.Ю.Дроздов) , Leiter des Labors für optimierende  Compiler , zur Schaffung universeller optimierender Compiler - eines extrem wichtigen Elements für alle Hochleistungs- EDVA. Im Vortrag wurde berichtet, dass sowohl optimierende Compiler von Produzenten (Intel, Sun, IВМ, НР u.a.), als auch Open-Sources - Produkte, darunter mit  GNU- Lizens vorhanden sind. Erstere sind nicht universell und sind spezifisch für die Produkte der Hersteller. OS-Produkte erlauben zwar eine schnelle Anpassung an jede Architektur, aber gewährleisten keine hinreichend effektive  Optimierung des Codes , d.h. sie lösen nicht die Aufgabe, alle Geräte- Ressourcen von modernen Prozessorplattformen zu nutzen , darunter mit mehreren Prozessorkernen und  mit Massen- Parallelität auf Instruktionsniveau u.a. . Die Fachleute des IPMuRT stellten sich die Aufgabe, eine Technologie für universelle optimierende Compiler zu schaffen , die man in jedes am Markt vorhandene Compiler- System integrieren kann. Die Aufgabe wird erfolgreich bearbeitet und heute existieren bereits zwei Testversionen  www.optimitech.com) die Alpha- Versionen eines Programm Analysators und eines automatischen Parallelisierers, die in das  GNU- Compilersystem  GCC integriert wurden. Sie zeigten ihre Überlegenheit über einen der besten heute vorhandenen Parallel- Compiler - den Compiler ICC der Firma INTEL. ,

 

Insgesamt erreichte die Konferenz .... .. das Wichtigste , dass der Staat endlich außerordentliche Aufmerksamkeit auf die Entwicklung der Supercomputer- Linie lenkt, sowohl als komplexes , strategisch wichtiges Gebiet, welches die nationale Sicherheit de Staates beeinflusst,  als auch das Wirtschaftswachstum aller wissenschaftlich - technischen Richtungen des Landes.  

 

[i] siehe: Бурцев В. Вычислительные процессы с массовым параллелизмом. Новый подход. - ЭЛЕКТРОНИКА: НТБ, 2002,№ 2, с.32~35; Шахнович И. Работы по архитектуре сверхвысокопроизвод ительного компьютера продолжаются. — Там же, с. 30—31