ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫЕ РЕКОНФИГУРИРУЕМЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛИ С ИММЕРСИОННЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ
Аннотация
Рассматриваются перспективны создания высокопроизводительных реконфигурируемых вычислительных устройств на основе современных ПЛИС фирмы Xilinx семейства UltraScale+. Целью работы является достижение в одном изделии с конструктивом 3U 19’ вычислительной плотности до 128 ПЛИС высокой степени интеграции при обеспечении соответствующих электропитания и охлаждения вычислительных элементов системы для решения вычислитель- но трудоемких задач. Обеспечение требуемых характеристик изделия в заданном конструкти- ве потребовало усложнения топологии печатных плат и технологии изготовления его состав- ных частей. Для охлаждения компонентов вычислительной системы используется иммерсион- ная (погружная) технология. Особенностью разрабатываемых вычислительных систем явля- ется широкие возможности информационного обмена внутри блока и между блоками для ре- шения сильносвязанных задач, в которых количество пересылок данных между функциональ- ными устройствами больше, чем количество таких устройств. В качестве основных связей между ПЛИС используются дифференциальные линии с подключенными к ним мульти- гигабитными трансиверами (MGT). Разработанная на основе оптических каналов система информационного обмена между блоками обеспечивает пропускную способность более 2 Тбит/с. Разработан и изготовлен опытный образец вычислительного модуля на основе ПЛИС UltraScale+. На его основе изготовлен прототип реконфигурируемого вычислительного блока. Вычислительный блок содержит в своем составе универсальный процессор и необходимые ин- терфейсы ввода-вывода, являясь функционально законченным устройством. На вычислитель- ном модуле нового поколения был реализован ряд алгоритмов различных научно-технических задач, что подтвердило возможность широкого применения вычислителей. Разработана мо- дернизированная иммерсионная подсистема охлаждения, которая обеспечивает отвод выде- ляемой суммарной тепловой мощности до 20 кВт. Для достижения такого уровня теплоотво- да реализованы технические решения по всем компонентам системы охлаждения: хладагенту, радиаторам, насосу, теплообменнику. Объединение множества блоков в единый вычислитель- ный контур позволит создавать вычислительные комплексы с производительностью до не- скольких десятков петафлопс. Такие комплексы требуют наличия соответствующей инже- нерной инфраструктуры.
