АВТОМАТИЗАЦИЯ РАЗРАБОТКИ АРХИТЕКТУРЫ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

  • В.С. Горбунов Научно-исследовательский институт «Квант»
  • А.И. Тупицын Научно-исследовательский институт «Квант»
Ключевые слова: Высокопроизводительные вычислительные системы, проектирование суперкомпьютеров, цифровая модель, жизненный цикл изделия, технологические процессы

Аннотация

Эффективное решение задачи перехода на новый уровень производительности и эф-фективности суперкомпьютерных установок сегодня невозможно без цифровой транс-формации отрасли создания и применения высокопроизводительных вычислительных сис-тем. Усложняет задачу то, что для суперкомпьютеров важны сроки выполнения проекта по созданию новой установки. Установившаяся практика показывает, что суперкомпью-тер нужно создать в сроки 1, максимум 2 года. Решение таких задач в требуемые сроки невыполнимо без применения цифровых моделей изделий – высокопроизводительных вычис-лительных систем (суперкомпьютеров) и центров обработки данных на их основе. В рабо-те предлагается концепция автоматизации процесса проектирования суперкомпьютеров, основанной на применении взаимосвязанного набора цифровых моделей на этапах жизнен-ного цикла изделия: научных исследований и разработок (эскизного проектирования), тех-нического проектирования, изготовления, эксплуатации изделия. Создавать цифровые мо-дели вычислительной системы предлагается на основе цифровых моделей компонентов средств вычислительной техники, в процессе построения которых необходимо задейство-вать современные технологии искусственного интеллекта. Эти модели должны быть самообучающимися системами, которые используют информацию из целого ряда источ-ников: производители ЭКБ, данные по мониторингу информационного пространства сети Интернет, сведения от специалистов-экспертов. Для обеспечения взаимодействия цифро-вых моделей на различных этапах жизненного цикла изделия предлагается применять ап-парат онтологий. В работе описано использование цифровых моделей при генерации и вы-боре проектного решения суперкомпьютера и приведено описание практической реализа-ции данного процесса проектирования в автоматизированной системе проектирования суперкомпьютеров (АСПС), созданной в ФГУП «НИИ «Квант». В части разработки архи-тектуры суперкомпьютера данная система позволяет сформировать различные варианты построения суперкомпьютера (проектные решения) с учетом онтологии будущего изделия и имеющейся информации об унифицированных конструктивных компонентах и ориги-нальных разработках. Для организации взаимодействия между участниками проектирова-ния суперкомпьютера в АСПС реализован автоматизированный импорт описаний подпро-цессов технологического процесса проектирования суперкомпьютеров в систему контроля и управления проектом (СКУП). В результате импорта в СКУП создаются задачи для каждого пользователя АСПС с перечислением набора действий, которые данному пользователю необходимо выполнить. Применение предложенного в настоящей статье подхода к созданию проблемно-ориентированных вычислительных устройств высокой производи-тельности позволит ставить задачи построения в России проблемно-ориентированных суперкомпьютеров и устройств с использованием отечественной компонентной и микро-электронной базы в требуемые сроки.

Литература

1. Gorbunov V.S., Elizarov G.C., Korneev V.V., Latsis A.O. Futurologiya superkomp'yuterov [Fu-turology supercomputers], Superkomp'yutery [Supercomputers], 2014, No. 1 (17), pp. 24-28.
2. Non-Recurring Engineering. Available at: https://pragmaticmarketing.com/resources/ arti-cles/non-recurring-engineering (Accessed 31 October 2018).
3. Gorbunov V.S., Eisymont L.K. Innovatsionnye supercomputernye tehnologii i problemy sozdaniya otechestvennoн perspectivnoi elementnoi bazy [Innovative supercomputer technol-ogies and problems of implementation of national prospective element base], 5-yi Moscovskii supercomputernyi forum [5th Moscow supercomputer forum] (MSCF-2014) 21 October 2014. Moscow: Otkrytye sistemy, 2014, pp. 7-8.
4. TOP500 Supercomputers Site. Available at: https://www.top500.org (accessed 31 October 2018).
5. Gecevska, V., Anisic Z., Lombardi F., Cus F. Product lifecycle management through innova-tive and competitive business environment, Journal of Industrial Engineering and Manage-ment, 2010, Vol. 3, No. 2, pp. 323-336.
6. Andriushin D.V., Bikonov D.V., Gorbunov V.S., Tupitsyn A.I., et al. Avtomatizatsiya razrabotki arkhitektury vysokoproizvoditelnykh vychislitelnykh system [Automation of architecture de-sign of high-performance computer systems], Materialy 5-yi Vserossiiskoy naychno-tekhnichecskoi conferentsii «Supercomputernye tekhnologii» [Proceedings of the 5th All-Russia scientific and technological conference «Supercomputer technologies»] (SKT-2018), Vol. 1, 17–22 September 2018, Divnomorskoe, Gelendzhik. Rostov-on-Don: Izdatelstvo Yuznogo federalnogo universiteta, 2018, pp. 23-26.
7. CORAL-2 RFP. Available at: http://procurement.ornl.gov/rfp/CORAL2 (accessed 31 October 2018).
8. Cong J., Reinman G., Bui A., Sarkar V. Customizable Domain-Specific Computing, IEEE Design & Test of Computers, March-April 2011, Vol. 28, Issue 2, pp. 6-14.
9. DARPA Electronics Resurgence Initiative. Available at: https://www.darpa.mil/work-with-us/electronics-resurgence-initiative (accessed 31 October 2018).
10. GOST R 57193-2016 Systemnaya i programnaya inzheneriya. Processy zhiznennogo tsikla sistem [Systems and software engineering. System life cycle processes] (ISO/IEC/IEEE 15288:2015, NEQ).
11. Gorbunov V.S., Elizarov G.S., Eisymont L.K. Proekty exaflopnykh supercomputerov za rubezhom i v Rossii, ogranicheniya i perspektivy rosta [Projects of exaflop supercomputers, limitations and growth potential], 4-yy Moskovskii supercomputernyy forum [4th Moscow su-percomputer forum] (MSCF-2013) 23 October 2013. Moscow: Otkrytye sistemy, 2013, pp. 3.
12. Gorbunov V.S. HPC Otsenit’, izmerit’, optimizirovat’ [HPC Estimate, Measure, Optimize], Superkomp'yutery [Supercomputers], 2013, No. 3 (15), pp. 46-51.
13. The Technology Lane on the Road to a Zettaflops, SC’06, April 24, 2006, 13 p.
3. Gorbunov V.S., Eisymont L.K. Innovatsionnye supercomputernye tehnologii i problemy sozdaniya otechestvennoн perspectivnoi elementnoi bazy [Innovative supercomputer technol-ogies and problems of implementation of national prospective element base], 5-yi Moscovskii supercomputernyi forum [5th Moscow supercomputer forum] (MSCF-2014) 21 October 2014. Moscow: Otkrytye sistemy, 2014, pp. 7-8.
4. TOP500 Supercomputers Site. Available at: https://www.top500.org (accessed 31 October 2018).
5. Gecevska, V., Anisic Z., Lombardi F., Cus F. Product lifecycle management through innova-tive and competitive business environment, Journal of Industrial Engineering and Manage-ment, 2010, Vol. 3, No. 2, pp. 323-336.
6. Andriushin D.V., Bikonov D.V., Gorbunov V.S., Tupitsyn A.I., et al. Avtomatizatsiya razrabotki arkhitektury vysokoproizvoditelnykh vychislitelnykh system [Automation of architecture de-sign of high-performance computer systems], Materialy 5-yi Vserossiiskoy naychno-tekhnichecskoi conferentsii «Supercomputernye tekhnologii» [Proceedings of the 5th All-Russia scientific and technological conference «Supercomputer technologies»] (SKT-2018), Vol. 1, 17–22 September 2018, Divnomorskoe, Gelendzhik. Rostov-on-Don: Izdatelstvo Yuznogo federalnogo universiteta, 2018, pp. 23-26.
7. CORAL-2 RFP. Available at: http://procurement.ornl.gov/rfp/CORAL2 (accessed 31 October 2018).
8. Cong J., Reinman G., Bui A., Sarkar V. Customizable Domain-Specific Computing, IEEE Design & Test of Computers, March-April 2011, Vol. 28, Issue 2, pp. 6-14.
9. DARPA Electronics Resurgence Initiative. Available at: https://www.darpa.mil/work-with-us/electronics-resurgence-initiative (accessed 31 October 2018).
10. GOST R 57193-2016 Systemnaya i programnaya inzheneriya. Processy zhiznennogo tsikla sistem [Systems and software engineering. System life cycle processes] (ISO/IEC/IEEE 15288:2015, NEQ).
11. Gorbunov V.S., Elizarov G.S., Eisymont L.K. Proekty exaflopnykh supercomputerov za rubezhom i v Rossii, ogranicheniya i perspektivy rosta [Projects of exaflop supercomputers, limitations and growth potential], 4-yy Moskovskii supercomputernyy forum [4th Moscow su-percomputer forum] (MSCF-2013) 23 October 2013. Moscow: Otkrytye sistemy, 2013, pp. 3.
12. Gorbunov V.S. HPC Otsenit’, izmerit’, optimizirovat’ [HPC Estimate, Measure, Optimize], Superkomp'yutery [Supercomputers], 2013, No. 3 (15), pp. 46-51.
13. The Technology Lane on the Road to a Zettaflops, SC’06, April 24, 2006, 13 p.
18. Natalya F. Noy and Deborah L. McGuinness. Ontology Development 101: A Guide to Creat-ing Your First Ontology, Stanford Knowledge Systems Laboratory Technical Report KSL-01-05 and Stanford Medical Informatics Technical Report SMI-2001-0880, March 2001.
19. Gosudarstvennaya informatsionnaya systema promyshlennosti [State industry information system]. Available at: http://gisp.gov.ru (accessed 31 October 2018).
20. Baza dannykh elektronnoy komponentnoy bazy [Electronic components database]. Available at: http://ekb.mniirip.ru (accessed 31 October 2018).
21. Biblioteka elektonnykh komponentov [Library of electronic components]. Available at: https://optochip.org (accessed 31 October 2018).
Опубликован
2019-04-03
Выпуск
Раздел
РАЗДЕЛ I. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ