Самый мощный суперкомпьютер Frontier смоделирует галактические катаклизмы

В 2021 году будет запущен новый, самый мощный суперкомпьютер в мире — Frontier. Окриджская национальная лаборатория (ORNL) разрабатывает восемь научных программ для этой системы, одна из которых – CHOLLA, отвечающая за астрофизические исследования. Это программное обеспечение, которое анализирует изменения газа, гравитации, темной материи и т.д., чтобы определить, как формируются галактики.

Аббревиатура CHOLLA происходит от названия “Computational Hydrodynamics on Parallel Architecture” (Вычислительная гидродинамика на параллельной архитектуре), что подразумевает ее использование в системах с вычислительными GPU-ускорителями. Цель проекта — смоделировать изменения в галактике, похожей на Млечный Путь, с достаточно высоким разрешением, чтобы отображать образование, эволюцию и гибель отдельных звезд.

AMD INSTINCT MI100

“Наличие доступа к этой экзафлопсной машине в корне меняет ситуацию с теми задачами, которые мы можем симулировать”, — сказал Эван Шнайдер, доцент физики и астрономии в Университете Питтсбурга.

Frontier предоставляет более 1 эксафлоп вычислительных мощностей, которые стали доступны благодаря процессорам AMD EPYC и вычислительным ускорителям AMD Instinct.

«Нам нужны модели с высоким разрешением, потому что мы действительно хотим отслеживать газ во всех его различных фазах – теплой, холодной, горячей, высокоскоростной и так далее, – отметил Шнайдер. – Мы хотим понять, как физика газа движет звездообразованием и почему галактики перестают образовывать звезды. Чтобы использовать уже имеющиеся данные наблюдений, нам нужно провести чрезвычайно большое моделирование ».

Cholla в настоящее время совместима с языком программирования NVIDIA CUDA для работы в системе OLCF IBM AC922 Summit , в которой используются графические процессоры NVIDIA Tesla V100. Теперь Шнайдер и его команда вместе с представителем CAAR Рубеном Будиарджа в группе научных вычислений OLCF и представителями AMD и Cray используют интерфейс гетерогенных вычислений для переносимости (HIP), чтобы делать то, что предполагает его название – переводить определенные части кода, который будет переноситься для архитектуры Frontier, включая архитектуру Cray Shasta и Slingshot Interconnect, а также процессоры AMD EPYC и графические процессоры AMD Radeon Instinct. Этот процесс перевода позволяет таким пользователям, как Шнайдер, адаптироваться к новым архитектурам GPU, таким как Frontier.

Аспирант Шнайдера Орландо Уоррен из Университета Питтсбурга, где Шнайдер недавно принял должность доцента, уже переписал большую часть кода, относящегося к GPU, для обеспечения совместимости с HIP. Затем команда перепишет части Cholla, которые в настоящее время работают на вычислительных процессорах, чтобы они могли работать и на графических процессорах.

Робертсон работает со своим аспирантом Бруно Вильясенором, который добавляет существенные части к Cholla, включая вычисления, необходимые для определения гравитации в гигантском симуляторе Млечного Пути. Шнайдер координирует усилия по реинжинирингу кода, а также добавляет то, что он называет «навороты», для дальнейшего совершенствования моделирования, необходимого для понимания звездообразования.

Команда считает, что с помощью Frontier они смогут моделировать звездообразование с высоким разрешением.

«Мы хотели бы смоделировать целую галактику и по-прежнему снимать мелкие масштабы, не делая предположений, – отметил Шнайдер. – Прямо сейчас мы хотели бы определить, как газ покидает галактику и возвращается в нее, и как это влияет на процесс звездообразования в Млечном Пути. Чем выше разрешение, которое мы получим, тем лучше мы сможем понять физические процессы, происходящие в газе, что в конечном итоге затрагивает множество различных проблем в астрофизике».

Последний шаг, по словам Шнайдера, – это обеспечение того, чтобы новый код работал при передаче на тысячи графических процессоров, а не на нескольких – задача, которая требует крупномасштабной высокопроизводительной вычислительной системы, такой как Summit. Команда проведет крупномасштабные тесты на Summit, прежде чем запускать систему Frontier, когда она будет развернута в следующем году.

Читайте обзоры:

-->