Jaguar –Cray XT5-HE Süper Bilgisayarının Yapısı -1

Günümüzde teknolojinin ilerlemesiyle artık birçok işlem paralel olarak hesaplanmaya ihtiyaç duymaktadır. Özellikle bilimsel çalışmalarda sıralı işlem yapan bilgisayarlar kullanıldığında çok uzun sürede hesaplanabilen işlemler için ABD,Çin vb. büyük ülkelerde süper bilgisayarlar üretilmektedir. Özel dizayn edilmiş bu bilgisayarlar paralel bir şekilde çok hızlı ve aynı zamanda çok kısa bir süre içinde büyük çaplı işlemleri hesaplayabilmektedir.

Paralel bilgisayarlar gömülü sistemler olup yapısında ki çekirdekler içerisine yerleştirilen çoklu işlemciler ile oluşturulurlar.  Bu sistemlerin tamamı aynı anda çalıştığı zaman paralelizm ortaya çıkmaktadır. Son zamanlarda bilimsel çalışmalar ve askeri amaçlar için çok sayıda süper bilgisayarlar üretilmiştir. Bu yazıımda 2010 yılı sonlarında dünyada Tianhe -1A dan sonra en hızlı ikinci süper bilgisayarı olarak kabul edilen Jaguar – Cray XT5-HE süper bilgisayarı anlatılacaktır.

Jaguar – Cray XT5-HE

Jaguar süper bilgisayarı, Cray firması tarafından Oak Ridge National laboratuarlarında üretilen petascale bir süper bilgisayardır. Bu süper bilgisayar kasım 2009 da ve haziran 2010 da Top-500 tarafından dünyanın en hızlı bilgisayarı olarak seçilmiştir. Kasım 2010 da ise liderliği Çin tarafından üretilen Tianhe -1A bilgisayarına kaptırmışsa da ikincilik koltuğunu kimseye bırakmamıştır. Aşağıdaki şekilde Bu bilgisayarın görünümü verilmiştir.

Bu süper bilgisayar Cray XT4 süper bilgisayarından geliştirilmiştir ve onun devamı niteliğindedir. Jaguar, massively paralel olmakla beraber Peak performansı olarak 1750 teraflop a kadar çıkmaktadır. Bu bilgisayarın yapısındaki işlemcilerin bir çoğu Coarse Grain seviyede düşük paralelizm esasına göre çalışmaktadır. Bu bilgisayar yaklaşık olarak 224256 tane X86 tabanlı AMD Opteron işlemci çekirdeklerine sahiptir ve bu çekirdekler çok sayıda thread barındırmakla beraber multithreading çalışma sergilemektedirler. Bu işlemciler işletim sistemi olarak Cray Linux Environment diye anılan Linux versiyonunu kullanmaktadırlar.

Jaguar sistemi, 2005 te ilk serisi olarak üretilen 25 teraflop luk Cray XT3 ten itibaren geliştirilmeye başlanmış ve piyasaya çıkmıştır. Bu bilgisayar gelişmeye devam ederek 2008 de 263 teraflop luk Cray XT4 şeklinde piyasaya sürüldü. Ardından bu süper bilgisayarın gücü genişletilerek 2009 da 1.4 petaflop luk Cray XT5 haline getirildi. Ve son olarak şuanda ki hali 2010 da tamamlandı. Bu süper bilgisayar 200000 işlemci çekirdeği Cray in dahili Seastar 2 network bileşenleriyle birbirlerine bağlanarak son hali verilmiştir. Sonuç olarak bu bilgisayarın son hali Jaguar ın XT4 ve XT5 parçaları Infiniband (Ölçeklenebilir Giriş çıkış network) network bileşeni kullanılarak ve her bir bileşeni ise Spider dosya sistemleriyle bağlanılarak tek bir parça haline getirilmiştir.

Jaguar’ın XT5 parçaları, Login service düğümlerine ek olarak 18688 tane hesaplamayı hızlandıran düğümler bulundurur. Bu düğümler Fat Tree yapısındadır. Her bir XT5 hesaplama düğümleri çift katlı hex-core AMD Opteron 2435 işlemcileri içermektedir. Ayrıca her bir düğüm 16 Gb lık belleğe sahiptir. Halbuki Cray XT4’ün parçaları Login service düğümlerine ek olarak 7832 tane hesaplama düğümü içermekteydi. Ve bu XT4 hesaplama düğümleri 4 çekirdekli AMD Opteron 1354 işlemcilerine ve 8 Gb lık da belleklere sahiptiler. Böylece toplam birleştirilmiş bellek miktarı 360 terabyte ın üstüne çıkmıştı. Yapısında komplex biçiminde çokça paylaşımlı ve local bellekler bulunmaktadır. AMD işlemcileri aynı datalar üzerinde farklı farklı işlemler yaptıkları için MISD özelliği sergilerler.

Jaguar süper bilgisayarı Spider adında Lustre dosya sistemini dosyaları depolamada kullanır. Dosya sisteminin okuma ve yazma ölçüsü ise 240 GB a kadar ulaşabilmektedir. Okuma ve yazma ölçüsünün bu denli büyük olmasının nedeni multithreading çalışma sergileyen çoklu threadler barındırmalarıdır. Bu bilgisayarın depolama kapasitesi 10 petabyte a kadar ulaşabilmektedir.

Spider ,çift soketli 192 Dell Poweredge 1950 server ları üzerinde, Lustre dosya sistemi nesne depolama ve metadata server larını koşar. Giriş Cluster ı 4 çekirdekli AMD Opteron işlemcili 4 soket serverlarından meydana gelir ve her düğümünde SUSE Linux koşan 64 GB lık Bellekler vardır.