Союзный прорыв — 20 миллиардов операций в секунду.
Вадим Татур

Многие считают, что в микроэлектронике мы отстали навсегда. Я согласен с этим, только в той части, что касается кремниевых технологий. С этим нужно смириться и развивать то, что идет на смену этим технологиям. То, что дает выигрыш не в разы, а на порядки. Это в наших силах. За этим будущее. Но это не означает, что нужно все бросить и ринуться в неизвестность с закрытыми глазами. Наоборот, необходимо максимально использовать имеющиеся возможности для того, чтобы создавать информационно-технологическую базу будущих разработок.
Два года экспертиз показали, что наш проект вполне реален и готов к реализации на отечественных заводах. Теперь уже шире — на союзных заводах (об этом чуть ниже).
Мало того, именно в период 1998-1999 годов были найдены уникальные решения для микропроцессоров, которые уже готовы к выпуску. Что касается инвестиций, то они поступают к нам и от частных инвесторов, и от государства. Последнее следует подчеркнуть особо, поскольку государство осознало свое место в новой России, повернулось к производству, и что самое главное, осознало верховенство высоких и, в частности, информационных технологий. Оно наконец-то увидело тот огромный интеллектуальный потенциал, который при умелом сочетании частных и государственных интересов может обеспечить России невиданный экономический и социальный взлет.
Меня часто спрашивают: не боюсь ли я, что государство «закроет» или заберет себе наши разработки?
Нет, не боюсь. Во-первых, эту разработку уже не «закроешь» — она интернациональна. Ее можно только использовать, что государство сейчас и делает. Во-вторых, экономически, политически и стратегически невыгодно закрывать эту разработку. Для ее широкого и быстрого внедрения потребуются сотни высококвалифицированных специалистов и программистов, которых уже не засекретишь и не ограничишь. Наоборот, нужна максимальная открытость для максимальной эффективности.
Что касается «забрать себе», то в этом вообще нет никакого смысла, поскольку это не простая разработка, которую могут продолжить любые специалисты. Для этого нужны опыт, соответствующая подготовка.
Сегодня наш проект — один из первых высокотехнологических проектов Союза Белоруссии и России. Путь к этому был долгим и тернистым. Целых два года согласований и экспертиз. А началось это с того, что, оценив производственные возможности России и Белоруссии, весной 1998 г. я и Вадим Крохин, мой первый заместитель, договорились с Академией наук Белоруссии о демонстрации там прототипа будущего суперкомпьютера, того самого прототипа, о котором писала «НГ-наука».
В Белоруссии мы предложили объединить в одну систему две разработки: синхронный компьютер с массовым параллелизмом и асинхронный компьютер с фрактально-кластерной архитектурой. Это предложение активно поддержал президент НАН Белоруссии Александр Войтович (ныне председатель верхней палаты Национального собрания Республики Беларусь). Он приложил максимум усилий, чтобы проект стал реальностью. Для реализации этого проекта мы привлекли Институт программных систем РАН, который возглавляет Альфред Айламазян. В этом институте группа под руководством Сергея Абрамова занималась разработкой программного обеспечения под компьютер с фрактально-кластерной архитектурой.
12 июня 1998 г. три организации (НАН Белоруссии, «Суперкомпьютерные системы» и ИПС РАН) подписали договор о начале реализации совместного проекта по созданию ряда отечественных суперкомпьютеров.
Что касается распределения производственных функций, то оно сложилось почти естественно и опиралось на производственный опыт еще Советского Союза: Беларусь обеспечивала производство процессоров и компьютеров, а Россия — разработку процессоров и системного программного обеспечения. Это было самое эффективное разделение труда на тот период.
Когда определились все главные исполнители и потребители, когда была проработана концепция будущего семейства суперкомпьютеров, согласованы с потребителями их параметры, мы вышли с предложением в Исполком Союза Белорусии и России (СБР) об утверждении программы по их производству. Целый год шел процесс согласования проекта во всех профильных ведомствах и министерствах России и Белоруссии. В конце 1999 г. он был утвержден как союзный проект. Его поддержали оба руководителя наших государств. Решение о его старте подписал президент России Владимир Путин.
Следует также подчеркнуть особое значение в реализации проекта руководителей аппарата Исполкома Союза Белоруссии и России В.Н. Степанова, Постоянного комитета Союзного Государства П.П. Бородина, а также ответственных сотрудников Исполкома, а затем и Постоянного комитета А.А. Бевзо и М.С. Осипова.
На мой взгляд, этот проект — образец кооперации не на словах, а на деле, один из лучших примеров интеграции России и Белоруссии. Сейчас в нем участвуют крупнейшие предприятия Белоруссии и России. В Белоруссии это НИО «Кибернетика» НАН Белоруссии, Унитарное предприятие НИИЭВМ (раньше предприятие выпускало вычислительные машины серии ЕС), УП «Белмикросистемы» (производство процессоров). В России это НИЦЭВТ (основной разработчик ЕС), ИПС РАН, МГУ имени Ломоносова и, конечно, «Суперкомпьютерные системы».
Проект был реализован не на пустом месте. Существовали прототипы, была показана их эффективность. Именно это в первую очередь способствовало тому, что работы уже начаты. Благодаря своей проработанности еще до начала реализации проекта и несмотря на ограниченное финансирование (его начали только в сентябре 2000 г.), уже в начале 2001 г. будут созданы и переданы потребителям для проработки прикладных программ первые опытные суперкомпьютеры производительностью около 20 миллиардов операций в секунду.
Вычислительные системы, разработанные по проекту, обладают возможностью масштабирования, то есть из них, как из кубиков, можно будет собирать компьютеры большей производительности — 100, 200 и т.д. миллиардов операций в секунду. (Следует отметить, что в настоящее время запрещен свободный ввоз в Россию компьютеров производительностью более 10 миллиардов операций в секунду.)
Я надеюсь, — я уверен! — что, если специально не мешать реализации проекта, то он будет реализован в полном объеме и наша наука, промышленность, оборона получат достойные вычислительные средства для решения сложных технических и научных задач.

Отчет по программе Союзного государства "СКИФ"

(Переславль-Залесский, 23 мая 2001 года)



Описание технических решений


Разрабатывается два семейства (Ряд 1 и Ряд 2) составных ("гибридных") суперкомпьютеров, которые в общем случае имеют двухуровневую архитектуру:

  • кластерный уровень (КУ);

  • уровень однородной вычислительной среды (ОВС);

  • аппаратные и программные средства взаимодействия этих двух уровней.

Объединение в единой установке двух разных (КУ и ОВС) подходов к организации высокопроизводительных вычислений основано на следующей идее: в общем случае каждая прикладная система может быть поделена на:

  • фрагменты со сложной логикой вычисления, с крупноблочным параллелизмом - такие фрагменты могут быть эффективно реализованы на кластерном уровне, в том числе с использованием Т-системы;

  • фрагменты с простой логикой вычисления, с конвейерным или мелкозернистым явным параллелизмом, с большими потоками информации, требующими обработки в реальном режиме времени - такие фрагменты могут быть эффективно реализованы на ОВС.

Тем самым после анализа прикладной задачи, в рамках идеи составного суперкомпьютера можно подобрать оптимальную пропорцию аппаратных средств для данной конкретной задачи, определив для ее решения:

  • оптимальное число вычислительных модулей кластерного уровня и

  • оптимальное число блоков ОВС. Архитектура суперкомпьютеров, разрабатываемых по Программе, является открытой и масштабируемой. Не накладывается никаких жестких ограничений на аппаратную платформу вычислительных модулей кластерного уровня, к аппаратуре и топологии системной сети, конфигурации и к диапазону производительности разрабатываемых суперкомпьютеров.


Структура суперкомпьютеров семейства "Скиф"

Результаты 2000 года

  • Разработана рабочая конструкторская документация и выпущена экспериментальная серия конструктивов и комплектующих для вычислительных модулей и стоек кластерного уровня первой серии суперкомпьютеров.

  • Выполнена сборка, настройка и тестирование двух образцов суперкомпьютеров "СКИФ".

  • Для данных суперкомпьютеров выполнена разработка, установка и тестирование программного обеспечения кластерного уровня:

  • рабочей версии общесистемного программного обеспечения;

  • пакета тестовых и демонстрационных задач;

  • рабочей версии первой прикладной системы для расчета химических PECVD-реакторов.

  • Разработаны VHDL-модель, программные средства тестирования и конструкторская документация для СБИС ОВС-уровня суперкомпьютеров.

  • Разработано и отлажено программное обеспечение макроассемблерного уровня для ОВС.


Первые образцы суперкомпьютеров семейства "Скиф"

Внешний вид первых суперкомпьютеров семейства "Скиф"

(ИПС РАН, Переславль-Залесский, февраль 2001 года).


Технические характеристики

первых образцов суперкомпьютеров семейства "СКИФ"

Предельная пиковая производительность: ок. 20 Гфлопс

Число процессоров: 32 шт.

Число вычислительных узлов: 16 шт.

Оперативная память: 16 X 0.5 = 8 ГБайт

Дисковая память: 16 х 10 = 160 ГБайт

Системная сеть SCI (scalable coherent interface): 2-мерный тор 4х4

• задержка (MPI, не более): 6 мкс

• скорость обмена (физическая): 400 МБайт/с

• скорость MPI-обменов (точка-точка): до 120 МБайт/с

Вспомогательная сеть Switched FastEthemet: 100 Мбит/с


Направления работ и мероприятия программы "СКИФ"

(цветом выделены номера мероприятий)

Разработка и производство средств КУ:

2. конструктивные модули 1-го ряда;

3. кластерный комплекс на гигабитных линках;

4. отечественные средства гигабитного комплексирования;

6. системное ПО;

8. языковые средства;

11. перспективные модели (2-го ряда) на новой элементной базе.

Разработка и производство ОВС:

1. СБИС процессорных элементов;

7. системное ПО;

9. языковые средства;

11. перспективные модели (2-го ряда).

Разработка и производство средств комплексирования КУ и ОВС:

5. аппаратные;

10. программные средства,

Инструментальные средства:

20. для интеллектуальных систем на базе суперкомпьютеров.

Прикладные системы:

19. расчета элементарных процессов газодинамики;

13. обработки радиолокационных и оптических сигналов;

14. автоматического распознавания и селекции целей;

15. обработки и отображения данных в кардиологическом комплексе;

16. распознавания символьных изображений;

18. моделирования широкополосных пространственно-временных радиолокационных сигналов

Вспомогательные мероприятия:

12. подготовка кадров;

17. единое телекоммуникационное пространство Программы;

21. научно-техническое и организационное сопровождение.


Основные участники

Государственный заказчик-координатор: Национальная академия наук Республики Беларусь

Ответственный исполнитель от Республики Беларусь: НИО "Кибернетика" НАН Беларуси

Заказчик-координатор: Министерство промышленности, науки и технологий Российской федерации

Ответственный исполнитель от Российской Федерации: Институт программных систем Российской академии наук

Разработчики: около двух десятков предприятий Беларуси и России

От Российской Федерации: ИПС РАН, ЦТТИ МГУ, НИЦЭВТ, ИВВиБД, предприятие "Суперкомпьютерные системы" и другие

От Республики Беларусь: НИО "Кибернетика", УП "Белмикросистемы", УП "НИИ ЭВМ", ИТМО НАН Беларуси и другие


Контакты

НИО "Кибернетика" НАН Беларуси: ул. Сурганова, 6, г. Минск, 220012

Научный руководитель Программы от РБ: академик Танаев Вячеслав Сергеевич

Исп. директор Программы от РБ: Парамонов Николай Николаевич

Тел.: (1037517) 284-2091

e-mail: nick@newman.bas-net.by


Институт программных систем РАН: г. Переславль-Залесский, 152020

Научный руководитель Программы от РФ: профессор Айламазян Альфред Карлович

Исп. директор Программы от РФ: д. ф.-м. н. Абрамов Сергей Михайлович

Tел.: (O8535)98-031, 98-032

e-mail: abram@botik.ru


РУБРИКА
В начало страницы