🏮 🙆 🚪 DIY सुपर कंप्यूटर 🧝🏻 🚖 🍁

आज एक घर सुपर कंप्यूटर का निर्माण करना संभव है, जिस पर चर्चा की जाएगी।

लेख उच्च प्रदर्शन कंप्यूटिंग सिस्टम के हार्डवेयर निर्माण के तरीकों पर चर्चा करता है। दिलचस्प उपयोगों में से एक क्रिप्टोग्राफी है। उदाहरण के लिए, आधुनिक तकनीक के लिए धन्यवाद, एमडी 5 या डब्ल्यूपीए को हैक करना किसी के लिए भी उपलब्ध हो गया है। यदि आप कोशिश करते हैं (जानकारी जल्दी से कट जाती है), तो इंटरनेट पर आप जीएसएम में उपयोग किए गए ए 5/2 एल्गोरिदम को हैक करने का एक तरीका पा सकते हैं। एक अन्य अनुप्रयोग इंजीनियरिंग, वित्तीय, चिकित्सा गणना, बिटकॉइन खनन है।

थोड़ा इतिहास

सुपर कंप्यूटरों के पहले लिखित उल्लेख की तारीख को 1 मार्च, 1920 माना जा सकता है। न्यूयॉर्क के अखबारों ने एक सौ गणितज्ञों की क्षमता वाली कारों के बारे में लिखा। ये टेबुलेटर थे - आईबीएम द्वारा निर्मित इलेक्ट्रोमैकेनिकल कंप्यूटर (जिसे तब सीटीआर कहा जाता था)। इसके बाद, कंप्यूटर इलेक्ट्रॉनिक हो गए। सुपरकंप्यूटर मार्केट में कई खिलाड़ी बने हैं, जैसे क्रे, एचपी, आईबीएम, नेक। इन कंप्यूटरों में वेक्टर प्रोसेसर थे (अर्थात, वे अलग-अलग संख्याओं के साथ नहीं, बल्कि वैक्टर के साथ संचालित होते थे)। कंप्यूटिंग नोड्स के बीच संचार के लिए, निर्माताओं की मालिकाना प्रौद्योगिकियों का उपयोग किया गया था। उदाहरण के लिए, ऐसी तकनीकों में से एक - चार-आयामी टोरस की टोपोलॉजी के अनुसार प्रोसेसर का कनेक्शन - इन शब्दों के पीछे एक बहुत ही सरल अर्थ छिपाता है: प्रत्येक नोड छह अन्य से जुड़ा हुआ है। सुपर कंप्यूटर के आगे विकास ने व्यापक समानांतर प्रणालियों और समूहों की दिशा को जन्म दिया। क्लस्टर्स में, इस दिशा के क्विंटेसिएंसी के रूप में, कंप्यूटिंग नोड्स के बीच लगभग एक ही संचार एल्गोरिदम का उपयोग सुपर कंप्यूटर में किया जाता है, जो केवल नेटवर्क इंटरफेस पर आधारित होता है। वे ऐसी प्रणालियों के कमजोर बिंदु हैं। फैट ट्री जैसे गैर-मानक (क्लासिक स्टार की तुलना में) नेटवर्क टोपोलॉजी के अलावा, "बहुआयामी टोरस" या ड्रैगनफली, विशेष स्विचिंग उपकरणों की आवश्यकता होती है।

हमने जो विषय लिया है, उसे छूने से कोई यह उल्लेख करने में विफल नहीं हो सकता है कि आज सुपर कंप्यूटर के विकास के लिए आशाजनक दिशाओं में से एक मानक कंप्यूटर आर्किटेक्चर में कोप्रोसेसरों का उपयोग है, जो वास्तुकला में वीडियो कार्ड के समान है।

सीपीयू विकल्प

आज, मुख्य प्रोसेसर निर्माता इंटेल और एएमडी हैं। आरआईएससी प्रोसेसर जैसे कि पावर 7+ , आकर्षण के बावजूद, काफी विदेशी और महंगे हैं। उदाहरण के लिए, इस तरह के सर्वर के नवीनतम मॉडल की कीमत एक मिलियन से अधिक नहीं है ।

(वैसे, बोलना, Xbox 360 या PS3 से एक सस्ती और कुशल क्लस्टर को इकट्ठा करना संभव है। प्रोसेसर पावर की तरह हैं, और आप एक मिलियन में एक से अधिक सेट-टॉप बॉक्स खरीद सकते हैं।)

इसके आधार पर, हम उच्च-प्रदर्शन प्रणाली के निर्माण के लिए मूल्य विकल्पों पर ध्यान देते हैं। बेशक, यह बहुप्रोसेसर होना चाहिए। इंटेल ऐसे कार्यों के लिए Xeon प्रोसेसर का उपयोग करता है, जबकि AMD Opteron का उपयोग करता है।

अगर बहुत सारा पैसा

अलग से, हम इंटेल Xeon LGA1567 सॉकेट पर प्रोसेसर के बेहद महंगे, लेकिन उत्पादक लाइन पर ध्यान देते हैं।
इस श्रृंखला में शीर्ष प्रोसेसर दस 2.4 गीगाहर्ट्ज़ कोर के साथ E7-8870 है। इसकी कीमत $ 4616 है। ऐसे CPU के लिए, HP और Supermicro जारी कर रहे हैं! आठ! सर्वर चेसिस। हाइपरथ्रेडिंग सपोर्ट के साथ आठ 10-कोर Xeon E7-8870 2.4 GHz प्रोसेसर 8 * 10 * 2 = 160 धागे का समर्थन करता है, जो विंडोज टास्क मैनेजर में प्रोसेसर लोडिंग, मैट्रिक्स 10x16 के एक सौ साठ ग्राफ के रूप में प्रदर्शित होता है।

आठ प्रोसेसर के लिए मामले में फिट होने के लिए, उन्हें तुरंत मदरबोर्ड पर नहीं रखा जाता है, लेकिन अलग-अलग बोर्डों पर जो मदरबोर्ड में चिपक जाते हैं। फोटो मदरबोर्ड में स्थापित प्रोसेसर के साथ चार मदरबोर्ड दिखाता है (प्रत्येक पर दो)। यह एक सुपरमाइक्रो समाधान है। एचपी समाधान में, प्रत्येक प्रोसेसर का अपना बोर्ड होता है। प्रोसेसर, मेमोरी और बहुत कुछ के आधार पर एचपी समाधान की लागत दो से तीन मिलियन है। सुपरमाइक्रो चेसिस की कीमत $ 10,000 है, जो अधिक आकर्षक है। इसके अलावा, सुपरमाइक्रो पीसीआई-एक्सप्रेस x16 बंदरगाहों में चार कोप्रोसेसर विस्तार कार्ड डाल सकता है (वैसे, इन के एक क्लस्टर को इकट्ठा करने के लिए एक इनफिनिबैंड एडेप्टर के लिए अभी भी जगह होगी), लेकिन एचपी में केवल दो। इस प्रकार, सुपर कंप्यूटर बनाने के लिए, सुपरमाइक्रो का आठ-प्रोसेसर मंच अधिक आकर्षक है। प्रदर्शनी से निम्न फोटो चार जीपीयू बोर्डों के साथ पूर्ण सुपर कंप्यूटर को दर्शाता है।

हालांकि, यह बहुत महंगा है।

क्या सस्ता है

लेकिन अधिक किफायती AMD Opteron G34, Intel Xeon LGA2011 और LGA 1366 प्रोसेसर पर सुपर कंप्यूटर को असेंबल करने की संभावना है।

एक विशिष्ट मॉडल का चयन करने के लिए, मैंने एक तालिका संकलित की जिसमें मैंने प्रत्येक प्रोसेसर के लिए मूल्य / (कोर की संख्या * आवृत्ति) सूचक की गणना की। मैंने गणना से 2 गीगाहर्ट्ज से नीचे की आवृत्ति के साथ प्रोसेसर गिरा दिया, और इंटेल के लिए 6.4 जीटी / एस से नीचे बस के साथ।

आदर्श	कोर की संख्या	आवृत्ति	मूल्य, $	मूल्य / कोर, $	मूल्य / कोर / GHz
एएमडी
6386 एसई	16	2.8	1392	87	31
6380	16	2.5	1088	68	27
6378	16	2.4	867	54	23
6376	16	2.3	703	44	19
6348	12	2.8	575	48	17
*6344*	12	2.6	415	35	13
6328	8	3.2	575	72	22
6320	8	2.8	293	37	13
इंटेल
E5-2690	8	2.9	2057	257	89
E5-2680	8	2.7	1723	215	80
E5-2670	8	2.6	1552	194	75
E5-2665	8	2.4	1440	180	75
E5-2660	8	2.2	1329	166	76
E5-2650	8	2	1107	138	69
E5-2687W	8	3.1	1885	236	76
E5-4650L	8	2.6	3616	452	174
E5-4650	8	2.7	3616	452	167
E5-4640	8	2.4	2725	341	142
E5-4617	6	2.9	1611	269	93
E5-4610	6	2.4	1219	203	85
E5-2640	6	2.5	885	148	59
*E5-2630*	6	2.3	612	102	44
E5-2667	6	2.9	1552	259	89
X5690	6	3.46	1663	277	80
X5680	6	3.33	1663	277	83
X5675	6	3.06	1440	240	78
X5670	6	2.93	1440	240	82
X5660	6	2.8	1219	203	73
X5650	6	2.66	996	166	62
E5-4607	6	2.2	885	148	67
X5687	4	3.6	1663	416	115
X5677	4	3.46	1663	416	120
X5672	4	3.2	1440	360	113
X5667	4	3.06	1440	360	118
E5-2643	4	3.3	885	221	67

बोल्ड इटैलिक्स में, एक न्यूनतम अनुपात संकेतक वाला मॉडल, रेखांकित किया गया है - सबसे शक्तिशाली एएमडी और, मेरी राय में, प्रदर्शन एक्सोन में निकटतम।

इस प्रकार, सुपरकंप्यूटर के लिए प्रोसेसर की मेरी पसंद ओपर्टन 6386 एसई, ओपर्टन 6344, एक्सोन ई 5-2687 डब्ल्यू और एक्सोन ई 5-2630 है।

मदरबोर्ड

PICMG

साधारण मदरबोर्ड पर चार से अधिक दोहरे-स्लॉट विस्तार कार्ड रखना असंभव है। एक और वास्तुकला है - क्रॉस-बोर्ड का उपयोग, जैसे कि BPG8032 PCI एक्सप्रेस बैकप्लेन।

पीसीआई एक्सप्रेस विस्तार कार्ड और एक प्रोसेसर बोर्ड को ऐसे बोर्ड में रखा गया है, जो ऊपर चर्चा किए गए आठ-प्रोसेसर सुपरमाइक्रो-आधारित सर्वरों में स्थापित कुछ समान हैं। लेकिन केवल ये प्रोसेसर बोर्ड PICMG उद्योग मानकों का अनुपालन करते हैं। मानक धीरे-धीरे विकसित हो रहे हैं और ऐसे बोर्ड अक्सर सबसे आधुनिक प्रोसेसर का समर्थन नहीं करते हैं। इस तरह के अधिकतम प्रोसेसर बोर्ड अब दो Xeon E5-2448L - ट्रेंटन BXT7059 SBC पर जारी किए गए हैं।

इस तरह के सिस्टम में बिना GPU के कम से कम $ 5000 खर्च होंगे।

तैयार TYAN प्लेटफॉर्म

उसी राशि के लिए, आप TYAN FT72B7015 सुपर कंप्यूटर को असेंबल करने के लिए तैयार प्लेटफॉर्म खरीद सकते हैं। इसमें आप आठ GPU और दो Xeon LGA1366 तक इंस्टॉल कर सकते हैं।

साधारण सर्वर मदरबोर्ड

LGA2011 के लिए

सुपरमाइक्रो X9QR7-TF - आप इस मदरबोर्ड पर 4 विस्तार कार्ड और 4 प्रोसेसर स्थापित कर सकते हैं।

सुपरमाइक्रो X9DRG-QF - यह बोर्ड विशेष रूप से उच्च-प्रदर्शन प्रणालियों की विधानसभा के लिए डिज़ाइन किया गया है।

ओप्टरन के लिए

सुपरमाइक्रो H8QGL-6F - यह बोर्ड आपको चार प्रोसेसर और तीन विस्तार कार्ड स्थापित करने की अनुमति देता है

विस्तार कार्ड के साथ मंच को फिर से मजबूत करना

यह बाजार लगभग पूरी तरह से एनवीडिया द्वारा लिया गया है, जो गेमिंग वीडियो कार्ड के अलावा, कंप्यूटिंग कार्ड भी तैयार करता है। एएमडी का एक छोटा बाजार हिस्सा है, और इंटेल ने हाल ही में बाजार में प्रवेश किया है।

ऐसे सहसंसाधकों की एक विशेषता रैम की एक बड़ी मात्रा में बोर्ड पर उपस्थिति है, दोहरी सटीकता और ऊर्जा दक्षता के साथ तेजी से गणना।

	FP32, Tflops	FP64, Tflops	कीमत	मेमोरी जीबी
एनवीडिया टेस्ला के 20 एक्स	3.95	1.31	5.5	6
AMD FirePro S10000	5.91	1.48	3.6	6
इंटेल Xeon Phi 5110P		1	2.7	8
एनवीडिया जीटीएक्स टाइटन	4.5	1.3	1.1	6
एनवीडिया जीटीएक्स 680	3	0.13	0.5	2
AMD HD 7970 GHz एडिशन	4	1	0.5	3
एएमडी एचडी 7990 डेविल 13	2x3,7	2h0.92	1.6	2x3

एनवीडिया के शीर्ष-अंत समाधान को केप्लर वास्तुकला के साथ टेस्ला के 20 एक्स कहा जाता है। यह ये कार्ड हैं जो दुनिया के सबसे शक्तिशाली टाइटन सुपर कंप्यूटर में हैं। हालाँकि, Nvidia ने हाल ही में Geforce टाइटन ग्राफिक्स कार्ड जारी किया है। पुराने मॉडल FP64 के 1/24 (GTX680) 1/24 तक के प्रदर्शन को कम कर रहे थे। लेकिन टाइटन में, निर्माता दोहरे परिशुद्धता के साथ गणना में काफी उच्च प्रदर्शन का वादा करता है। एएमडी समाधान या तो खराब नहीं हैं, लेकिन वे एक अलग आर्किटेक्चर पर बनाए गए हैं और इससे सीयूडीए (एनवीडिया तकनीक) के लिए अनुकूलित कम्प्यूटिंग रनिंग के लिए मुश्किलें पैदा हो सकती हैं।

इंटेल - Xeon Phi 5110P से समाधान दिलचस्प है कि कोप्रोसेसर में सभी कोर x86 आर्किटेक्चर पर आधारित हैं और गणनाओं को चलाने के लिए विशेष कोड अनुकूलन की आवश्यकता नहीं है। लेकिन कोप्रोसेसर्स के बीच मेरा पसंदीदा अपेक्षाकृत सस्ता एएमडी एचडी 7970 गीगाहर्ट्ज संस्करण है। सैद्धांतिक रूप से, यह वीडियो कार्ड लागत के आधार पर अधिकतम प्रदर्शन दिखाएगा।

एक क्लस्टर से कनेक्ट कर सकते हैं

सिस्टम प्रदर्शन को बढ़ाने के लिए, कई कंप्यूटरों को एक क्लस्टर में जोड़ा जा सकता है, जो क्लस्टर में शामिल कंप्यूटरों के बीच कंप्यूटिंग लोड वितरित करेगा।

कंप्यूटर को जोड़ने के लिए नेटवर्क इंटरफ़ेस के रूप में एक नियमित गीगाबिट ईथरनेट का उपयोग करना बहुत धीमा है। इन उद्देश्यों के लिए, Infiniband सबसे अधिक बार उपयोग किया जाता है। सर्वर के सापेक्ष Infiniband होस्ट एडेप्टर सस्ता है। उदाहरण के लिए, एक अंतरराष्ट्रीय Ebay नीलामी में, ऐसे एडेप्टर $ 40 के रूप में कम के लिए बेचते हैं। उदाहरण के लिए, एक्स 4 डीडीआर एडेप्टर (20 जीबी / एस) रूस में डिलीवरी के लिए लगभग $ 100 का खर्च आएगा।

इसी समय, Infiniband के लिए स्विचिंग उपकरण काफी महंगा है। हां, और जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, कंप्यूटर नेटवर्क की टोपोलॉजी के रूप में क्लासिक स्टार सबसे अच्छा विकल्प नहीं है।

हालांकि, InfiniBand होस्ट बिना स्विच के सीधे एक-दूसरे से जुड़े हो सकते हैं। फिर, उदाहरण के लिए, इस तरह का एक विकल्प काफी दिलचस्प हो जाता है: दो कंप्यूटरों का एक समूह जो कि infiniband के माध्यम से जुड़ा हुआ है। इस तरह के सुपर कंप्यूटर को घर पर इकट्ठा किया जा सकता है।

आपको कितने वीडियो कार्ड की आवश्यकता है

आज के सबसे शक्तिशाली सुपर कंप्यूटर में क्रे टाइटन, "वीडियो कार्ड" के लिए प्रोसेसर का अनुपात 1: 1 है, अर्थात इसमें 18688 16-कोर प्रोसेसर और 18688 टेस्ला के 20 एक्स है।

तियानहे -1 ए, चीनी ज़ीओन सुपर कंप्यूटर में, रवैया इस प्रकार है। एक "vidyushka" Nvidia M2050 (K20X से कमजोर) के लिए दो छह-कोर प्रोसेसर।

हम अपनी असेंबली के लिए इस तरह का रवैया इष्टतम के रूप में लेंगे (क्योंकि यह सस्ता है)। यानी 12-16 प्रोसेसर कोर प्रति जीपीयू। नीचे दी गई तालिका में, बोल्ड व्यावहारिक रूप से संभव विकल्प हैं, जो रेखांकित करते हैं - मेरे दृष्टिकोण से सबसे सफल।

GPU	कोर		6-कोर सीपीयू		8-कोर सीपीयू		12-कोर सीपीयू		16-कोर सीपीयू
2	24	32	4	5	3	4	2	3	2	2
3	36	48	6	8	5	6	3	4	2	3
4	48	64	8	11	6	8	4	5	3	4

यदि पहले से स्थापित प्रोसेसर / वीडियो कार्ड अनुपात वाला सिस्टम अतिरिक्त कंप्यूटिंग डिवाइसों को ले सकता है, तो हम उन्हें बिल्ड पावर बढ़ाने के लिए जोड़ देंगे।

तो कितना है

नीचे प्रस्तुत विकल्प रैम, हार्ड ड्राइव और सॉफ्टवेयर के बिना एक सुपर कंप्यूटर चेसिस हैं। सभी मॉडल एएमडी एचडी 7970 गीगाहर्ट्ज़ एडिशन वीडियो एडेप्टर का उपयोग करते हैं। इसे कार्य के अनुरोध पर (उदाहरण के लिए, xeon phi) द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है। जहां सिस्टम अनुमति देता है, एएमडी एचडी 7970 गीगाहर्ट्ज संस्करण में से एक को तीन-स्लॉट एएमडी एचडी 7990 डेविल 13 से बदल दिया जाता है।

सुपरमाइक्रो H8QGL-6F मदरबोर्ड पर विकल्प 1


मदरबोर्ड	सुपरमाइक्रो H8QGL-6F	1	1200	1200
प्रोसेसर	AMD Opteron 6344	4	500	2000
सीपीयू कूलर	थर्माल्टेक CLS0017	4	40	160
केस 1400 डब्ल्यू	SC748TQ-R1400B	1	1000	1000
ग्राफिक्स त्वरक	AMD HD 7970 GHz एडिशन	3	500	1500
				5860

सैद्धांतिक रूप से, प्रदर्शन लगभग 12 Tflops होगा।

TYAN S8232 मदरबोर्ड, क्लस्टर पर विकल्प 2

यह बोर्ड Opteron 63xx का समर्थन नहीं करता है, इसलिए 62xx का उपयोग किया जाता है। इस संस्करण में, दो कंप्यूटरों को दो केबलों के साथ Infiniband x4 DDR द्वारा क्लस्टर किया जाता है। सैद्धांतिक रूप से, इस मामले में कनेक्शन की गति PCIe x8 की गति, यानी 32 Gb / s के खिलाफ टिकी हुई है। दो बिजली आपूर्ति हैं। उन्हें आपस में कैसे समन्वयित करना है यह इंटरनेट पर पाया जा सकता है।

		संख्या	कीमत	योग
मदरबोर्ड	सयन S8232	1	790	790
प्रोसेसर	AMD Opteron 6282SE	2	1000	2000
सीपीयू कूलर	रात एनएच-यू 12 डी 3 ए 3	2	60	120
आवास	एंटेक बारह सौ काले	1	200	200
बिजली की आपूर्ति	FSP AURUM PRO 1200W	2	200	400
ग्राफिक्स त्वरक	AMD HD 7970 GHz एडिशन	2	500	1000
ग्राफिक्स त्वरक	AX7990 6GBD5-A2DHJ	1	1000	1000
Infiniband अनुकूलक	एक्स 4 डीडीआर इन्फिनिबैंड	1	140	140
Infiniband केबल	एक्स 4 डीडीआर इन्फिनिबैंड	1	30	30
				5680 (प्रति ब्लॉक)

ऐसे कॉन्फ़िगरेशन के क्लस्टर के लिए, दो की आवश्यकता होती है और उनकी लागत $ 11360 होगी। पूर्ण लोड पर इसकी बिजली की खपत लगभग 3000W होगी। सैद्धांतिक रूप से, प्रदर्शन 31Tflops तक होगा।

तान FT72B7015 प्लेटफॉर्म पर विकल्प 3

यह विकल्प इसमें अलग है कि आठ GPU के साथ केवल दो CPU हैं। तदनुसार, वास्तविक कार्यों में इसका प्रदर्शन कार्यक्रम के अत्यधिक समानांतर होने की क्षमता पर निर्भर करेगा।

		संख्या	कीमत	योग
चेसिस (3000W)	त्यान FT72B7015	1	4900	4900
प्रोसेसर	Xeon X5680	2	1300	2600
सीपीयू कूलर	सुपरमाइक्रो SNK-P0040AP4	2	40	80
ग्राफिक्स त्वरक	AMD HD 7970 GHz एडिशन	8	500	4000
				11580

सैद्धांतिक रूप से, प्रदर्शन 32 Tflops तक होगा।

LGA2011 के लिए विकल्प 4, क्लस्टर किया गया

		संख्या	कीमत	योग
मदरबोर्ड	सुपरमाइक्रो X9DRG-QF	1	600	600
प्रोसेसर	इंटेल Xeon E5-2687W	2	2000	4000
सीपीयू कूलर	सुपरमाइक्रो SNK-P0050AP4	2	50	100
आवास	एंटेक बारह सौ काले	1	200	200
बिजली की आपूर्ति	FSP AURUM PRO 1200W	2	200	400
ग्राफिक्स त्वरक	AMD HD 7970 GHz एडिशन	3	500	1500
ग्राफिक्स त्वरक	AX7990 6GBD5-A2DHJ	1	1000	1000
Infiniband अनुकूलक	एक्स 4 डीडीआर इन्फिनिबैंड	1	140	140
Infiniband केबल	एक्स 4 डीडीआर इन्फिनिबैंड	1	30	30
				7970 (प्रति ब्लॉक)

ऐसे कॉन्फ़िगरेशन के क्लस्टर के लिए, दो की आवश्यकता होती है और उनकी लागत $ 15,940 होगी। पूर्ण भार पर कुल बिजली की खपत लगभग 4000 वाट होगी। सैद्धांतिक रूप से, प्रदर्शन 39Tflops तक होगा।

DIY सुपर कंप्यूटर