L' Advanced Computing Technology Center (ACTC) dell' IBM Research Center ha organizzato in collaborazione con il Cineca una riunione presso l'Università di Trieste, per fare il punto sulle attività svolte dall'IBM nel campo del supercalcolo e presentare il nuovo chip Power4

Arlandini, Claudio

Bollettino del CILEA

HARDWAREBOLLETTINO CILEA N. 77 APRILE 2001142001 European ACTC Workshop: ilsupercalcolo firmato Big BlueClaudio ArlandiniCILEA, SegrateAbstractL’ Advanced Computing Technology Center (ACTC) dell’ IBM Research Center ha organizzato in collaborazionecon il Cineca una riunione presso l’Università di Trieste, per fare il punto sulle attività svolte dall’IBM nel campodel supercalcolo e presentare il nuovo chip Power4.Keywords: Hardware, Convegni, Supercalcolo, Microprocessori, IBMSi è svolto dal 19 al 20 febbraio 2001 a Triesteun workshop dedicato al calcolo ad alteprestazioni in ambiente IBM SP. L’occasioneera duplice: i tecnici dell’ACTC hannodescritto le caratteristiche del chip Power4,che sta per entrare in produzione, mentre ilCineca ha presentato al pubblico il server IBMRS/6000 basato su processori Power3 appenaacquisito. Il pubblico era costituito da unacinquantina di persone, quasi tutti giovaniricercatori, ha mostrato apprezzamento per ilprogramma, intenso e con interventi corposi, eha reso l’incontro ricco di spunti interessanti,grazie ai numerosi interventi.La prima giornata è stata monopolizzata dainterventi tenuti da personale IBM. Inparticolare David Klepacki dell’ACTC diYorktown ha dedicato l’intera mattinata adillustrare le caratteristiche dell’architetturadel nuovo chip. Il Power4 si presentacompletamente rinnovato rispetto al suopredecessore, ed è realizzato col massiccio usodelle due nuove tecnologie proprietarie di cuisi è molto parlato recentemente. Inparticolare queste comportano l’utilizzo di unmateriale vetro-ceramico per i substrati acostante dielettrica significativamente minoredei convenzionali materiali alumino-ceramici, edel rame per gli strati di interconnessione.Ogni chip conterrà due CPU operanti ad unafrequenza di clock superiore ad 1 GHz (perovvie ragioni, i dettagli non sono stati rivelati).Le due CPU condividono una cache integratadi livello 2 (L2) di circa 1 MB, a cui sonocollegate con un bus iperveloce (>100 GB/s). Lacache L2 è formata da tre segmentiindipendenti. In totale il chip è composto dallabellezza di 170 milioni di transistor, montati suuno zoccolo a 5500 pins. Ogni chip comunicacon la memoria attraverso una cache di livello3 (L3), di circa 128 MB, mediante un buscapace si supportare una banda superiore ai10 GB/s. I server basati su questo processoreconterranno schede contenenti 4 chips, checomunicano mediante un bus operante ad oltre500 MHz, e con una banda superiore ai 35GB/s. Questi saranno a loro volta raggruppatiin nodi multiprocessori (SMP), rispettando latradizione dei sistemi IBM dedicati al calcoload alte prestazioni.La filosofia che sta alla base dell’ architetturaPower4 è quindi di aumentare le prestazionicon l’aumento della velocità di clock erendendo il più performante possibile loscambio di informazioni tra le unitàcomputazionali, sia in termini di velocità chedi banda passante.  In questo modo IBM sipone in contrapposizione con altri costruttori(in primo luogo HP, che sta sviluppando conHARDWAREBOLLETTINO CILEA N. 77 APRILE 2001 15Intel CPUs di tipo IA-64) che vedono il futurodei processori per il supercalcolo in  nuovearchitetture basate sul parallelismo già alivello  di set di istruzioni.Secondo Klepacki i primi server basati sulprocessore Power4, con nodi a 32 processori,saranno disponibili sul mercato a fine 2001.Alcuni mesi dopo appariranno i primi servercon nodi a 8 processori, mentre per metà 2002farà la sua comparsa un nuovo switch (nome incodice “Federation”) che potenzierà lacomunicazione internodale. La banda passantedi picco aumenterà dai 4 GB/s attuali a 32GB/s, rendendo possibili prestazionidell’ordine del Teraflop per macchine a 8 nodi.In seguito potrebbero essere messe sulmercato anche schede con singoli chip Power4,destinati alla realizzazione di cluster Beowulf.Lewis DeRose, sempre dell’ACTC di Yorktown,ha quindi continuato a discutere del Power4 aproposito dell’aspetto software.Contemporaneamente allo sviluppo del nuovoprocessore è infatti in corso di realizzazioneun pressochè totale rifacimento del sistemaoperativo AIX in modo da poter sfruttareappieno delle possibilità offerte dal Power4.Ha quindi presentato alcuni dei progetti checostituiscono il nerbo dei compiti dell’ACTC,ovvero la realizzazione di strumenti chepermettono di ottimizzare le prestazioni dicodici su server basati su architettura SP.L’offerta appare molto varia, da pacchetti cheanalizzano in modo grafico i comportamentidelle singole componenti del software alibrerie ottimizzate. E’ da notare che tali toolssono o saranno a breve a disposizione degliutenti gratuitamente.Il secondo giorno è stato dedicato allapresentazione del server IBM appena entratoin servizio al Cineca di Bologna e ad unapanoramica di applicazioni che sfruttano lerisorse di calcolo del Cineca.La macchina è dotata di 128 CPUs Power3operanti ad una frequenza di clock di 375MHz,  suddivisi in 8 nodi di 16 processoriciascuno. Possiede una memoria di 16 GB pernodo e 2.4 TB di spazio disco. Può raggiungerei 192 Gflops di picco. I nodi sono collegati traloro con un bus ad alte prestazioni (HPSwitchColony).Per quanto riguarda gli interventi degli utentiCineca, particolare rilevanza è stata data aicampi della chimica e della farmaceutica. Icodici ab-initio infatti sono particolarmenteindicati per sfruttare appieno le possibilitàofferte dal calcolo parallelo, e solo ora lerisorse di calcolo a disposizione di ricercatori ecase farmaceutiche cominciano ad essere talida rendere questo approccio competitivo conmetodi più tradizionali. Particolarmenteinteressanti a riguardo sono stati gli interventidella dottoressa Ursula Roetlisberger dell’Eidgenoessische Technische Hochschule (ETH)di Zurigo e del professor Andrea DeVitadell’Università di Trieste. La prima hapresentato i risultati del suo lavoro sullamodellazione di medicinali capaci di bloccare lariproduzione del virus HIV, mentre il secondoha discusso in particolare delle proprietà deinanotubi di carbonio, la cui realizzazione èmolto promettente in vari settori tecnologici, apartire dalla produzione di schermi ultrapiattidi nuova generazione.In conclusione, con il Power4 IBM sta perlanciare una forte zampata sul mondo delcalcolo ad alte prestazioni e potrebbe divenireil costruttore di riferimento del settore.Siccome la lungamente attesa uscita dei primiprocessori basati su architettura IA-64dovrebbe (il condizionale è d’obbligo) essereconcomitante, lo scontro si presentainteressante.

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2001 European ACTC Workshop: il supercalcolo firmato Big Blue

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