Школы

прикладных

исследований

Научно-практические школы прикладных исследований

Высокопроизводительные параллельные вычислительные системы (суперкомпьютеры)


Основатель научной школы: заслуженный деятель науки Республики Беларусь, лауреат Государственной премии Республики Беларусь, академик НАН Беларуси, доктор физико-математических наук, профессор В.С. Танаев.
Лидеры научной школы: кандидат технических наук, доцент В.В. Анищенко; член-корреспондент НАН Беларуси, доктор технических наук, профессор С.В. Абламейко; кандидат технических наук В.П. Чиж; доктор технических наук, профессор Р. Х. Садыхов, кандидат технических наук Н.Н. Парамонов.
Основные направления
  • Архитектура суперкомпьютерных систем;
  • Суперкомпьютерные конфигурации терафлопного диапазона;
  • Сетевые (метакластерные) суперкомпьютерные конфигурации;
  • Вычислительные технологии и методы параллельного программирования;
  • Параллельные алгоритмы и программы;
  • Методы динамического распараллеливания программ в мультипроцессорных системах;
  • Подготовка и переподготовка кадров для использования новых информационных технологий на базе суперкомпьютеров.
Основные результаты научных и прикладных исследований
Научная школа формировалась в процессе формирования и реализации Программы Союзного государства "Разработка и освоение в серийном производстве семейства высокопроизводительных вычислительных систем с параллельной архитектурой (суперкомпьютеров) и создание прикладных программно-аппаратных комплексов на их основе" (шифр программы -"СКИФ") (2000-2004). Государственные заказчики программы - Национальная академия наук Беларуси и Министерство образования и науки РФ. Головные исполнители программы – Объединенный институт проблем информатики (ОИПИ) НАН Беларуси и Институт программных систем РАН.
Главной целью программы является возрождение компьютерной отрасли двух стран, промышленное производство ряда программно-совместимых моделей суперкомпьютеров с широким спектром производительности — до триллионов операций в секунду.
Важнейший практический результат четырех лет выполнения программы – выпуск 13 образцов кластерных суперкомпьютеров с пиковой производительностью, начиная от двух «Первенцов» с пиковой производительностью 20 миллиардов операций в секунду до суперкомпьютера "СКИФ К-500" с 725 миллиардами операций в секунду. Реальная производительность этого кластера в 425,2 миллиарда операций в секунду, достигнутая на тесте LinPack, стала основанием для его включения под номером 407 в очередной 22-й выпуск списка 500 самых производительных компьютерных систем в мире top500. Включение кластера СКИФ К-500 в список пятисот наиболее мощных вычислительных установок в мире означало достижение уже в 2003 г. важного прямого политического эффекта - Республика Беларусь наравне с США, Японией и еще десятком стран стала обладателем критической суперкомпьютерной технологии, повысив престиж государства, как разработчика этой технологии.
Программа завершается в 2004 г. созданием суперкомпьютера СКИФ К-1000 с пиковой производительностью более двух триллионов операций в секунду.
В 2004 г. создан самый мощный на территории СНГ суперкомпьютер К-1000.
Основная область применения суперкомпьютера: научные исследования, инженерные расчеты.
Основные технические характеристики СКИФ К-1000:
  • Операционная система: Linux SUSE Linux Enterprise Server 8 + SP3
  • Количество процессоров: 576
  • Суммарный объем оперативной памяти: 1152 Gb
  • Суммарный объем дисковой памяти: 23040 Gb
  • Количество узлов: 288
  • Число процессоров на узле: 2
  • Фирма производитель процессора: AMD
  • Тип процесссора: Opteron 248
  • Тактовая частота процессора: 2200 MHz
  • Оперативная память на узле: 4000 Mb
  • Дисковая память на узле: 80 Gb
  • Коммуникационная сеть: InfiniBand
  • Транспортная сеть: Gigabit Ethernet
  • Сервисная сеть: СКИФ-ServNet
  • Пиковая производительность: 2534.4 GFlops
  • Максимально достигнутая производительность на тесте Linpack: 2032 GFlops
  • Размер матрицы, на котором эта производительность получена: 274000
  • Суперкомпьютер СКИФ К-1000 занимает в Тор-500 98 место.
Области применения результатов научных и прикладных исследований
Фундаментальные научные или инженерные задачи, эффективное решение которых возможно только с использованием мощных (суперкомпьютерных) вычислительных ресурсов. Направления деятельности, где возникают подобного рода задачи: предсказания погоды и климата, обработка и распознавание изображений, построение полупроводниковых приборов, генетика человека, транспортные задачи, газодинамика, эффективность систем сгорания топлива, разведка нефти и газа, распознавание и синтез речи, системы для обработки радиолокационных и оптических сигналов, системы для автоматического распознавания и селекции целей в реальном масштабе времени и др.
Для практического внедрения результатов программы организован режим удаленного доступа к вычислительным ресурсам суперкомпьютерного центра в ОИПИ НАН Беларуси. Проблема создания в системе НАН Беларуси суперкомпьютерного центра коллективного пользования возникла в связи с отставанием от ведущих мировых держав в развитии и применении новейших наукоёмких информационных технологий, нацеленных на решение сложных задач машиностроения, биотехнологии, геологоразведки, контроля окружающей среды, транспорта и связи, государственных, коммерческих, военных и других приложений. Создание суперкомпьютерного центра в ОИПИ НАН Беларуси для развития и внедрения в НАН Беларуси наукоемких информационных технологий обеспечило предоставление услуг для решения наукоёмких задач, возникающих в промышленности и в других областях народного хозяйства страны, требующих компьютерных и информационных ресурсов, владение которыми недоступно или экономически нецелесообразно для отдельных организаций.