Суперкомпьютеры и эффективность

Суперкомпьютеры и парадоксы неэффективности

Тема суперкомпьютерных технологий сейчас все время на слуху – все чаще задаются вопросы о том, суперкомпьютеры какой мощности необходимы, в каком количестве и главное зачем? Потенциал современных высокопроизводительных систем огромен, но какова их реальная отдача? Каков их коэффициент полезного действия и как он определяется?

Современные суперкомпьютеры обладают поистине фантастическими характеристиками, некоторые образцы уже перешагнули рубеж производительности в 10 PFLOPS, и этот рост продолжается. Потенциал огромен, но какова реальная отдача от суперкомпьютеров? Судя по многозначным числам производительности, возможности большие, но нужно посмотреть на эти данные и с другой стороны – с какой реальной эффективностью суперкомпьютеры работают на практике?

Говоря об эффективности, не будем здесь обсуждать целесообразность приобретения и установки суперкомпьютеров различными организациями, поговорим о нынешней изолированности пользователя от суперкомпьютера. Через Интернет в удаленном режиме он запускает задачу, скажем, на 100 процессорах, и получает результат через 10 часов – это хорошо или плохо, быстро или медленно? Как правило, пользователь не в состоянии ответить на этот вопрос, поскольку не контролирует процесс выполнения своей программы и не знает, что происходило в системе в этот промежуток времени. А ситуация может быть самой разной. Например, сам пользователь неаккуратно задал размеры массивов, что вызвало активный свопинг, и большая часть времени ушла на обмен с дисками, эффективность работы компьютера упала на порядок. Однако пользователь остался в неведении относительно возникших проблем: шуршания дисков не слышно, моргания лампочек не видно, никаких тревожных признаков ему никто не передает. Мощный суперкомпьютер, а работает с крайне низким КПД. Почему?

Что понимать под эффективностью суперкомпьютера? Это степень различия между теорией и практикой. Известна пиковая производительность Rpeak каждой вычислительной системы. Иногда ее называют максимальной производительностью, подчеркивая тот факт, что в реальных расчетах выше этого значения производительность данного компьютера никогда не поднимется. Иногда ее называют теоретической, делая акцент на том, что такое значение может быть достигнуто лишь в теории. На практике важна другая величина – реальная производительность Rmax, достигнутая компьютером при решении некоторой задачи и равная отношению числа выполненных операций задачи ко времени ее исполнения. Отношение E = Rmax/Rpeak и есть эффективность работы.