Самый быстрый компьютер

Цифра, раньше казавшаяся фантастической, - 1 квадриллион операций в секунду, - производительность японского суперкомпьютера MDGRAPE-3. Он предназначен для биологических исследований, в том числе изучения белка, анализа причин болезней на молекулярном и атомном уровне и разработки эффективных лекарственных препаратов.

Суперкомпьютер разработан сотрудниками действующего под эгидой Министерства просвещения и науки исследовательского института Riken.

Тест производительности, который стандартно используется при определении места компьютера в списке Top 500 List, не может напрямую использоваться при тестировании новой системы. Однако пиковое быстродействие в квадриллион операций твердо ставит MDGRAPE-3 (другое название – Protein Explorer) на первое место в списке мощнейших компьютеров мира. Его пиковая производительность почти в три раза выше, чем у считавшегося до сих пор самым быстрым суперкомпьютера Blue Gene/L американской корпорации IBM, который может производить 360 триллионов операций в секунду.

Система объединяет 201 устройство, каждое из которых содержит 24 чипа MDGRAPE, разработанных исследователями Riken. Эти микропроцессоры предназначены для молекулярного динамического моделирования. Устройства соединяются с 64 параллельными серверами, каждый из которых содержит 256 ядер Intel Xeon 5000, и с 37 параллельными серверами с 74 ядрами Xeon 3,2 гигагерца каждый.

Между тем специалисты Riken убеждены, что их достижение – не предел, и приступают к решению поставленной японским правительством задачи создать к 2010 году суперкомпьютер, который будет в десять раз быстрее нынешнего рекордсмена и сможет совершать 10 квадриллионов операций в секунду.

Но и компания IBM не сдается. Правда, работает она на фронте ускорения собственно процессоров. Накануне пресс-службы компания сообщила о разработке микрочипа, работающего на рекордной для кремниевых микросхем частоте – 500 ГГц. «Более быстрые процессоры ускорят работу приложений и снизят стоимость технологической продукции, – говорит профессор Давид Алгрен, работающий в компании IBM. – Еще десять лет назад мы и представить себе не могли, что процессоры смогут работать на таких скоростях».

Исследования проводились специалистами IBM совместно с сотрудниками Технологического института штата Джорджия. Основная цель проекта заключалась в определении предельно возможного быстродействия кремний-германиевых микрочипов. Из-за добавления германия такие чипы стоят дороже обычных кремниевых, однако обладают более высокой производительностью и меньшим энергопотреблением.

В ходе эксперимента ученые подвергли кремний-германиевый микрочип криогенной заморозке, понизив его температуру до 4,5 кельвинов (около минус 268,5°С). При этом микросхема работала на частоте 500 ГГц. Это в десятки раз выше частоты современных процессоров для персональных компьютеров, которые даже при экстремальном разгоне не могут взять символический рубеж в 10 ГГц.

При комнатной температуре микрочип IBM работал с тактовой частотой 350 ГГц. Моделирование показало, что теоретически кремний-германиевые микросхемы можно заставить работать на частотах до одного терагерца (1000 ГГц) без использования сверхнизких температур.

Специалисты предсказывают, что в серийных продуктах новая технология обоснуется в течение пары лет, прежде всего – в чипах, управляющих сверхбыстрыми беспроводными сетями, способными перегнать с компьютера на компьютер фильм качества DVD за 5 секунд. Заметим, ранее физики показали необычный транзистор с частотой 604 гигагерца, но его технология дальше от массового применения, чем технология нового образца от IBM.

Взгляд