Суперкомпьютер на базе Intel Xeon 5160 улучшит аэродинамику болидов BMW

Использование суперкомпьютеров для задач гидрогазодинамики не является чем-то новым, и решающими факторами успеха здесь остаются производительность вычислительной системы, эффективное распараллеливание вычислений, точность математической модели.

В середине декабря только что завершившегося года BMW Sauber F1 Team, расположенная в швейцарском городке Хинвиль (Hinwil) близ Цюриха, представила европейским журналистам свои новые (по выражению самих сотрудников компании) супермозги – суперкомпьютер Albert2, самый производительный из используемых в Европе в категории «Промышленность». Он занимает 60-ю позицию в списке суперкомпьютеров Top 500 за ноябрь 2006 г. В среднем Albert2 в пять с половиной раз быстрее своего предшественника Albert, установленного всего два года назад. Суперкомпьютер будет использоваться в основном для задач аэродинамики в применении к разработке наиболее обещающих вариантов конфигураций гоночных болидов для Формулы 1 сезона 2007 г.

Марио Тайссен: «Ввод в действие суперкомпьютера Albert2 существенно повысит наши возможности в вычислительной газодинамике»
Кристиан Моралес демонстрирует заготовку для производства двухъядерных процессоров Xeon
Виллем Тоет: «Одним из преимуществ кластера является его высокая масштабируемость, что обеспечивает нам высокий уровень гибкости»

Как отметил в своем выступлении д-р Марио Тайссен (Mario Theissen), директор BMW Motosport, сегодня форма болидов играет решающую роль в достижении высоких скоростей, и экспериментальные исследования в аэродинамической трубе и дополняющие их расчеты на Albert2 позволят быстрее получить нужные результаты. Запуск кластера существенно повысит скорость и точность аэродинамических расчетов. В отличие от других команд BMW не собирается строить вторую аэродинамическую трубу, а будет стараться использовать потенциал вычислительной газодинамики. Основная задача в новом сезоне – войти в лидирующую группу, и Albert2 должен стать важным инструментом для ее решения.

Значимость события подтвердил в своем выступлении вице-президент и генеральный менеджер Intel в регионе EMEA Кристиан Моралес (Christian Morales). Корпорация Intel и группа компаний BMW Group сотрудничают в области технологий и совместного маркетинга с декабря 2005 г., и Intel является официальным корпоративным партнером команды Формула 1 BMW Sauber. Что касается стратегии будущих разработок, то корпорация сфокусируется на энергосберегающих технологиях. В этом аспекте процессоры на базе многоядерной архитектуры представляются самым перспективным решением. А переход на технологические нормы 65 нм еще больше улучшит соотношение производительности на ватт. Говоря о реализованном проекте, г-н Моралес отметил, что быстродействия двухъядерных процессоров Xeon вполне достаточно, чтобы удовлетворить высокие запросы к вычислительной мощности кластера, предъявляемые BMW Sauber F1 Team сегодня. Ну а в дальнейшем проблему решат процессоры Intel с многоядерной архитектурой.

Об основных задачах, которые предполагается решать на Albert2, рассказал руководитель лаборатории аэродинамики Виллем Тоет (Willem Toet). Аэродинамические характеристики болида определяются с помощью метода сеток, при этом модель описывается более чем 100 млн узлов. Таким образом будут рассчитываться лобовая и хвостовая части машины, вспомогательные плоскости, а также системы охлаждения мотора, тормозов и другие ключевые области. «Благодаря Albert2 мы сможем обсчитывать больше вариантов и рассматривать более сложные модели, а в результате этого – выигрывать необходимые секунды», – сказал Виллем Тоет.

Суперкомпьютер был разработан и построен швейцарской компанией DALCO, его основные характеристики представлены д-ром Франклином Даллманном (Franklin Dallmann), вице-президентом компании.

Вычислительная секция кластера содержит 512 двухъядерных процессоров Intel Xeon 5160 (суммарно 1024 ядра), каждый из которых работает на тактовой частоте 3 GHz и оснащен 4 MB кэш-памяти. Объем основной физической памяти составляет 2048 GB, а дискового пространства – около 20,5 ТВ. Эти компоненты объединяются с материнской платой Intel, которая для повышения производительности использует специальное отслеживающее ПО. В результате максимальное быстродействие суперкомпьютера достигает 12,288 GFLOPS.

Разработанная DALCO архитектура Albert2 обеспечивает высокий уровень эффективности и масштабируемости, что позволяет распараллеливать операции среди процессоров практически без потери производительности. Обмен данными между процессорными ядрами выполняется с помощью высокоскоростных каналов со сверхнизкой латентностью. Передача данных, обработка заданий и управление кластером выполняются посредством гигабитового коммутатора с неблокирующей архитектурой, который обеспечивает связь между вычислительными узлами. Суперкомпьютер работает под управлением 64-разрядной ОС SuSE Linux, оптимизированной по производительности с помощью ПО управления кластером, разработанного DALCO.

Для вычислений используется программное обеспечение американской компании Fluent, ориентированное на применение для решения задач в области аэродинамики гоночных автомобилей. С его помощью можно быстро и точно просчитать множество конструкций и выбрать наиболее удачную для завершающей продувки в аэродинамической трубе.

Потребляемая мощность кластера при полной нагрузке достигает 122 кВт, следовательно, выбор инфраструктурных компонентов играет решающую роль для обеспечения высокой доступности системы и защиты критических данных. Поэтому для размещения суперкомпьютера были выбраны 10 стоек APC с водяным охлаждением, каждая из которых способна отводить тепловой поток 22 кВт. Стойки АРС, предназначенные для размещения вычислительной техники с высокой плотностью, оснащены оригинальной системой, формирующей горизонтальные потоки воздуха.

В целом длина суперкомпьютера составляет 10 м, глубина – 1,2 м, высота – 2,3 м, а общая масса – 21 т. =