Projekt FPGA využívá vysoce výkonné výpočetní a paměťové systémy SGI k urychlení genomických kódů BLAST firmy Mitrionics a zefektivnění provozu vědeckých portálů

SUPERCOMPUTING 2006, TAMPA, Florida (15. listopadu 2006) - Jakým způsobem je možné zpřístupnit obsáhlejší kód většímu počtu uživatelů a současně snížit účet za elektřinu? Jak lze ekonomicky obsluhovat vědecké komunikační kanály pro tisíce či možná stovky tisíc uživatelů? Univerzita Purdue se snaží tyto otázky zodpovědět pomocí nově nakoupené vysoce výkonné výpočetní a paměťové technologie z portfolia řešení SGI® Scientific Workflow vyvinutého společností SGI (NASDAQ: SGIC).

Rosenovo středisko pro vyspělou výpočetní techniku (RCAC) při univerzitě Purdue začalo vytvářet programovatelné integrované obvody (FPGA), speciálně uzpůsobené pro prostředí vědecké produkce. Bude testovat genomické a jiné kódy a hledat finančně úsporné výpočetní strategie, k čemuž využije škálovatelný server SGI® Altix® 450 nakonfigurovaný pro převratné blade servery RC100 využívající technologii RASC™ (rekonfigurovatelné prostředí pro specifické aplikační výpočty), které budou sloužit pro obvody FPGA, jež mají být instalovány v posledním čtvrtletí letošního roku.

Univerzita Purdue ve West Lafayette ve státě Indiana je vybavena systémem SGI Altix 450 se dvěma blade servery SGI RASC RC100, díky němuž mohou čtyři obvody FPGA, pracující v souladu se čtyřmi dvoujádrovými procesory Intel® Itanium® 2, proniknout do sdílené paměti systému Altix a využívat tak paměťový prostor v plném rozsahu. Obvody FPGA zapojené v tomto systému je možné pomocí softwaru nakonfigurovat a tím urychlit práci různých aplikací v různou dobu, což vede až k stonásobnému zvýšení výkonnosti. Přestože univerzita Purdue zakoupila také systém SGI® Altix® 4700 a řešení 30TB SGI InfiniteStorage určené k okamžitému nasazení - včetně vědeckých portálů, centrálních nanopočítačů a mřížkového zpracování - budou obvody FPGA zpočátku sloužit jako samostatné vývojové prostředí zaměřené na přenos kódu, produkci a operace. Hlavním faktorem při nákupu technologie SGI RASC bylo hledání možností pro snížení nákladů vědeckých portálů.

David Braun, výzkumný programátor střediska RCAC při univerzitě Purdue, se rozhodl použít systém Mitrion-C a procesor Mitrion Virtual Processor od společnosti Mitrionics k urychlení aplikací z různých oborů, počínaje zrychlenou verzí bioinformatické aplikace NCBI BLAST založené na procesoru Mitrion Virtual Processor ve výpočetním blade serveru SGI RASC RC100 určeném pro servery SGI Altix. Aplikaci BLAST využívají vědci a výzkumní pracovníci po celém světě ke zjišťování podobností v genech a proteinech a kromě toho je hlavním nástrojem pro vyhledávání dat ve velkých databázích v oblasti molekulární biologie. Koncem roku bude k dispozici aplikace BLAST zrychlená pomocí systému Mitrion, při jehož předběžném testování dosahuje společnost Mitrionics až dvacetinásobné výkonnosti. Braun zvažuje experimentování také s jinými kódy v oblasti nanotechnologie, zpracování obrazu a fyziky vysokých energií a v současné době hledá výzkumné pracovníky, kteří se zajímají o zkoumání možností obvodů FPGA s technologií SGI RASC.

"SGI RASC je podpora operačního systému pro blade servery obvodů FPGA a na této technologii se mi mimo jiné líbí také to, že se operační systém může podílet na správě obvodu FPGA - a právě to uživateli značně usnadňuje práci," vysvětluje Braun. "Pokud jde o správu, program může obvod FPGA zarezervovat, aby do něho nemohl vstoupit jiný program a přeprogramovat ho. Pokud jde o provoz, budu se zaměřovat na spotřebu energie a teplo. Už víme, že nový obvod FPGA má oproti CPU jen čtvrtinovou až třetinovou spotřebu. Díky tomu se značně sníží účet za elektřinu i tepelné zatížení. Pokud máte například implementovanou aplikaci BLAST a zřídíte portál, najednou jej začne používat sto tisíc lidí a stroj může být plně vytížen jen touto činností. V tom okamžiku se snižují vaše provozní náklady. Hospodárným způsobem tak zpřístupníte existující vědu veřejnosti."

Jak uvádí Braun, výdaje za energii pro jediný počítačový systém střediska RCAC dosahují ročně asi 200 000 USD - a to se slevou, neboť univerzita si částečně vyrábí vlastní elektřinu. Kdyby mohly obvody FPGA zmenšit náklady střediska RCAC ročně alespoň o 10 až 20 procent, s ohledem na výši pevného ročního rozpočtu dotovaného státem by byl jejich přínos brzy obrovský. Systém SGI RASC může rovněž snížit náklady tím, že data rovnoměrně rozdělí mezi CPU a blade servery. Některé rozsáhlé úlohy se obvykle zpracovávají v MPI nebo ve sdílené paměti systémů SGI Altix. Když přijde úloha, pro jejíž správné provedení je skutečně nezbytné použít 4 CPU, navrhuje Braun její rozdělení na dvě poloviny, aby tyto 2 CPU a 2 obvody FPGA prováděly stejné množství práce. "I když to možná nepřineslo žádné velké urychlení, snížily se náklady na provádění tohoto kódu," podotýká Braun.

A na závěr dodává: "Jde o zajímavý pokus a jsem rád, že se na něm mohu podílet, neboť jsem přesvědčen, že se díky němu dovídáme celou řadu zajímavých věcí. Systém FPGA, jako je Altix nebo blade servery RASC, může například zpracovávat databázové dotazy. Databáze Oracle by mohla být umístěna vpředu a předávat informace do systému FPGA, aby bylo možné zachovat dotaz SQL a velmi efektivně prozkoumávat data. Rád se věnuji něčemu, co není příliš obvyklé. Domnívám se, že udělat první krok a zkusit něco nového vyžaduje notnou dávku odvahy."

"Společnosti Mitrionics a SGI velmi úzce spolupracovaly na vývoji tohoto bioinformatického řešení pro Supercomputing FPGA vyráběného na klíč," uvedl Anders Dellson, výkonný ředitel společnosti Mitrionics, Inc. "Velice nás těší náš vztah se společností SGI i okamžitý zájem zákazníků o naše společné řešení. Je to první milník našeho projektu Mitrion Open Bio Project, v jehož rámci se budeme nadále věnovat vývoji zrychlených aplikací pro bioinformatické odvětví a následně je zpřístupňovat lidem formou systémů s otevřeným zdrojovým kódem."

"Univerzita Purdue stojí v čele výzkumu nové technologie SGI RASC z hlediska provozu a produkce a my věříme, že se jim podaří snížit provozní náklady a přitom dosáhnout mnohem rychlejší a efektivnější produkce," dodal Michael Brown, ředitel sekce přírodních věd společnosti SGI. "Na rozdíl od konkurenčních systémů založených na blade serverech s pevně stanoveným počtem CPU, I/O a pamětí poskytují blade servery SGI Altix zákazníkům možnost kombinovat blade servery CPU, blade servery FPGA, paměťové blade servery a I/O blade servery podle svých konkrétních potřeb. Díky této zvýšené flexibilitě lze provádět specifičtější výzkum a dosahovat významnějších výsledků."

Na veletrhu Supercomputing 2006, společnosti SGI a Mitrionics poprvé představili zrychlenou verzi bioinformatické aplikace NCBI BLAST, založené na procesoru Mitrion Virtual Processor ve výpočetním blade serveru SGI® RASC™ RC100, která je určena pro servery řady SGI Altix.

SGI - Innovation for Results™
Společnost SGI (NASDAQ: SGIC) dodává kompletní nabídku vysoce výkonných serverových a paměťových řešení spolu s pokrokovými profesionálními službami a podporou, které umožňují zákazníkům překonat výzvy komplexních intenzivních datových procesů a zrychlit objevy, inovace a informační přeměny. SGI pomáhá zákazníkům vyřešit výzvy v oblasti výpočetní techniky, ať se to týká zlepšení kvality života v oblasti výzkumu léků, designu a výroby bezpečnějších a výkonnějších automobilů a letadel, studia globálního klimatu, poskytování technologií pro obranu a bezpečnost státu nebo pomoc podnikům zvládnout obrovský nápor dat. Společnost SGI s centrálou v kalifornském Mountain View má kanceláře po celém světě. Další informace naleznete na stránce www.sgi.com.

© 2006 SGI. Všechna práva jsou vyhrazena. SGI, Altix, logo SGI a znak ve tvaru krychle jsou registrovanými ochrannými známkami společnosti SGI ve Spojených státech a/nebo jiných zemích na celém světě. Linux je registrovaná ochranná známka firmy Linus Torvalds v mnoha zemích. Intel a Xeon jsou ochranné známky nebo registrované ochranné známky společnosti Intel Corporation nebo jejích poboček ve Spojených státech a v jiných zemích. Všechny ostatní ochranné známky zde uvedené jsou vlastnictvím příslušných majitelů.

Tato tisková zpráva obsahuje výhledová prohlášení týkající se technologií SGI a technologií třetích stran, jež podléhají určitým rizikům a nejistotám, kvůli nimž se mohou skutečné výsledky podstatně lišit od předpokládaných výsledků uvedených v těchto prohlášeních. Čtenář by se proto neměl přehnaně spoléhat na tato prohlášení, která nemohou zaručit budoucí ani současný vývoj. K těmto rizikům a nejistotám patří dlouhodobé programové závazky, plnění třetích stran, výkonnost současných i budoucích produktů, finanční rizika, schopnost integrace a podpory komplexního technologického řešení zahrnujícího více poskytovatelů a uživatelů, jakož i další rizika, která bývají detailně uváděna v nejnovějších zprávách SEC, Komise na kontrolu cenných papírů v USA.