Разработка компактных супер-ЭВМ «Развитие суперкомпьютеров и грид-технологий» ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ»

1. Суперкомпьютерные технологии – основное «технологическое оружие» XXI векадля достижения конкурентоспособностина мировом рынке Разработка компактных супер-ЭВМ «Развитие суперкомпьютеров и грид-технологий» ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ» С.Петербург, 17 июня 2010

2. Выездное заседание Комиссии при ПрезидентеРФпо вопросам модернизации и технологического развития экономики(г.Саров, 2009) ЦЕЛЬПРОЕКТА: развитие суперкомпьютеров, суперкомпьютерного программного обеспечения, грид-технологийи их промышленное внедрение. 2 1 • Создание отечественного базового программного обеспечениядля комплексного имитационного моделирования на супер-ЭВМ ЗАДАЧИПРОЕКТАЗАДАЧИПРОЕКТА 3 • Внедрение отечественных пакетов программ имитационного моделирования на супер-ЭВМ для проектирования и разработки новых образцов техники ввысокотехнологичных отраслях промышленности • Разработка базового ряда супер-ЭВМ 2

3. Создание отечественного базового программного обеспечениядля комплексного имитационного моделирования на супер-ЭВМ Сертификация в надзорных органах 2012г. Отечественные базовые пакеты программ • ЛОГОС • ЛЭГАК-ДК • ДАНКО+ГЕПАРД • НИМФА • Моделируемые процессы • Газодинамика • Аэродинамика • Гидродинамика • Турбулентное перемешивание • Прочность и разрушение • Тепломассоперенос • Многофазная многокомпонентная фильтрация --------------------------------------------Быстропротекающие и статические • Внедрение в работыпредприятий базовыхотраслей промышленности 2010г.: • - Авиастроение • Атомная энергетика • Автомобилестроение • Ракетно-космическая Конкурентоспособность отечественных изделий на внутреннем и внешнемрынках Повышение отечественной Информационной безопасности 3

4. Разработка базового ряда супер-ЭВМ Базовый ряд супер-ЭВМ разработки РФЯЦ-ВНИИЭФ Вычислительные комплексырекордной производительности Полномасштабное многовариантное моделирование всего изделия в целом, в различных условиях и режимах его эксплуатации, том числе в аварийных режимах.Прецизионное моделирование. Компактные супер-ЭВМ Расчетная отработка отдельных узлов и деталей изделия. Расчеты в упрощенной постановке для принятия оперативных решений. 8

5. Разработки РФЯЦ-ВНИИЭФ.От первого суперкомпьютера к первой компактной суперЭВМ 2010 2000 9

6. Разработка базового ряда супер-ЭВМ. Компактные супер-ЭВМ разработки РФЯЦ-ВНИИЭФ • Компактные супер-ЭВМ — это полнофункциональный программно-аппаратный комплекс для высокопроизводительных вычислений, не требующий для эксплуатации специальных инженерных систем. • Компактные супер-ЭВМ оснащены базовым системным и прикладным ПО разработки РФЯЦ–ВНИИЭФ, ориентированным на решение конкретных задач трёхмерного имитационного моделирования. • Позиционирование — экономичное решение для рабочих групп, исследователей и разработчиков (для персонального и коллективного использования). 10

7. Разработка базового ряда супер-ЭВМ. Специализированная компактная супер-ЭВМ разработкиРФЯЦ-ВНИИЭФ Назначение: Решение специальных классов задач для наукоёмких отраслей промышленности • Особенности эксплуатации: • Решение специальных классов задач длянаукоёмких отраслей промышленности • Не требует создания специальных инженерных систем обеспечения охлаждения и электропитания; • Термодизайн и пониженный уровень шума; • Литера «О1» – мелкосерийное производство; • Пакеты программ расчёта молекулярной динамики и нейтронно-физических характеристик ЯЭУ методом Монте-Карло Возможные потребители:научно-технические центры, КБ иинжиниринговые компании, университеты. ПАРАМЕТРЫ Производительность - до 0,7 Тфлоп/с (до 50 ПЭВМ) Потребляемая мощность - 1,5 кВт Стоимость - 200 тыс. руб. 11

8. Разработка базового ряда супер-ЭВМ. Универсальная компактная супер-ЭВМ разработки РФЯЦ-ВНИИЭФ Назначение: Решение всего спектра задач для инженерных расчетов. • Особенности эксплуатации: • Уникальная разработка, не имеет отечественных аналогов; • Не требует создания специальных инженерных систем обеспечения охлаждения и электропитания; • Термодизайн и пониженный уровень шума; • Литера «О1» – мелкосерийное производство; • Возможность использования широкого спектра программного обеспечения, включая коммерческое. Возможные потребители: Широкий круг предприятий различных отраслей промышленности, научно-технические центры, КБ и инжиниринговые компании, университеты и другие организации. ПАРАМЕТРЫ Производительность - 1 Тфлоп/с (40 ПЭВМ) Потребляемая мощность - 2.2 кВт Стоимость - 1,6 млн. руб. 12

9. Супер Компьютерные Технологии Универсальная компактная супер-ЭВМ разработки РФЯЦ-ВНИИЭФ. Серийное производство компактных супер-ЭВМ Компактные супер-ЭВМ – настольный инструмент исследователя научно-технических центров, КБ и инжиниринговых компаний, университетов ОСНАЩЕНИЕ • В рамках проекта «Развитие суперкомпьютеров и грид-технологий»: • АВИАСТРОЕНИЕ • ОАО «Компания «Сухой» (г.Москва) • ОАО НПО «Сатурн» (г.Рыбинск) • АТОМНАЯ ЭНЕРГЕТИКА • ОАО «ОКБМ Африкантов» (г.Н.Новгород) • ОАО ОКБ «Гидропресс» (г.Подольск) • ОАО «Атомэнергопроект» (г.С.-Петербург) • ОАО «ВНИИ АЭС» (г. Москва) • ФГУП «НИТИ им.А.П.Александрова» (г.Сосн. Бор) • ИБРАЭ РАН (г.Москва) • АВТОМОБИЛЕСТРОЕНИЕ • ОАО «КАМАЗ» (г.Наб.Челны) • РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКАЯ ОТРАСЛЬ • ОАО «КБ ХимАвтоматики» (г.Воронеж) • ФГУП ГНПРКЦ «ЦСКБ «Прогресс» (г.Самара) • ФКП «НИЦ РКП» (г.Пересвет) Первые заказы предприятий промышленности, науки, образования: Самарский государственный аэро- космический университет (г.Самара) НИИСИ РАН (г.Москва) ООО «Саровский инженерный центр» (г.Саров) ОАО «Технопарк-Технологии» (г.Саров) ООО НПО «ВНИИЭФ-ВОЛГОГАЗ» (г.Саров) Уральский государственный университет (г.Екатеринбург) ОАО ОКБ «Гидропресс» (г.Подольск) 13

10. Разработка базового ряда супер-ЭВМ. Универсальная компактная супер-ЭВМ разработки РФЯЦ-ВНИИЭФ 14

11. 73 см 33 см БП Управление,мониторинг и пр. БП HDD Коммутатор GE 5 портов Материнская плата 65 см Видсбоку Вид сзади Адаптер IB Плата 1 Адаптер IB Плата 2 Адаптер IB Плата 3 Разработка базового ряда супер-ЭВМ. Универсальная компактная супер-ЭВМ разработки РФЯЦ-ВНИИЭФ Система межпроцессорных обменов 15

12. Разработка базового ряда супер-ЭВМ. Универсальная компактная супер-ЭВМ разработки РФЯЦ-ВНИИЭФ • Операционная система Scientific Linux SL v5.4 (Boron) • ПО для коммуникационной среды InfiniBand - OFED v 1.5.1 • Реализация библиотеки MPI — OpenMPI v. 1.4.1 • Системы программирования для языков C, С++ и Fortran для компиляторов GNU — gcc, g++, g77 • Параллельная файловая система • Система программирования для языков C, С++ и Fortran PGI • Система программирования для языков C, С++ и FortranIntel • Сетевая информационная службы NIS • Сетевая служба поддержки времени NTP 16

13. Разработка базового ряда супер-ЭВМ. Универсальная компактная супер-ЭВМ разработки РФЯЦ-ВНИИЭФ • Система инсталляции и настройки системного ПО СПРУТ • Система управления заданиями JAM • Специализированная реализация библиотеки MPI на основе MVAPICH v. 1.0.1 • Модифицированный сетевой менеджер OpenSM для коммуникационной среды InfiniBand • Средства отладки параллельных приложений, включающие параллельный отладчик ParDB и библиотеку для обработки исключительных ситуаций в процессе выполнения параллельных приложений libfault • Система сбора и анализа информации об эффективности выполнения параллельных приложений OpenSTK • Библиотека последовательных и параллельных решателей PMLP LParSol • Библиотека доступа к единому файлу-разрезу EFR • Параллельная система графической постобработки ScView • Средства управления и администрирования • Система мониторинга и контроля CPANEL • Набор средств тестирования и оценки производительности вычислительных модулей и коммуникационной среды 17

14. Разработка базового ряда супер-ЭВМ. Универсальная компактная супер-ЭВМ разработки РФЯЦ-ВНИИЭФ 30 марта 2010 годапервая универсальная компактная супер-ЭВМ с российским программным обеспечением, разработанная ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», передана в ОАО «Компания «Сухой». До конца текущего года ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ" изготовит и передаст производителям 20 универсальных компактных супер-ЭВМ. Среди пользователей в том числе будут: ОАО «НПО Сатурн» (г.Рыбинск) ОАО «ОКБМ Африкантов» (г.Н.Новгород) ОКБ «Гидропресс» (г.Подольск) ИБРАЭ РАН (г.Москва) ОАО «СПбАЭП» (г.С.-Петербург) ОАО «КБ ХимАвтоматики» (г.Воронеж) ФКП «НИЦ РКП» (г.Пересвет) ГНПРКЦ «ЦСКБ-Прогресс» (г.Самара) ОАО «КАМАЗ» (г.Наб.Челны) 18

15. Примеры внедрения суперкомпьютерных технологий Авиастроение Новый Российский среднемагистральный самолет SUPERJET-100 Обоснование безопасности во внештатных ситуациях при взлете/посадке Решаемые задачи: Расчетный анализ безопасности авиалайнера при взлете/посадке в случае поломок шасси. • Результат: • Подготовлен материал для сертификации безопасности Основные участники работ: ОАО «Компания «Сухой», ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», ОАО «НПО Сатурн», «Саровский инженерно-научный центр» 19

16. Примеры внедрения суперкомпьютерных технологий Авиастроение Отечественные программные комплексырасчета сложных сетей разветвленных трубопроводов самолетов • Решаемые задачи: • Автоматизация процесса проектирования топливных систем самолета • Определение оптимальной последовательности выработки топливныхбаков из условий устойчивости и управляемости лайнера; • Анализ аварийных ситуаций в топливных системах • Эффективность: • Сокращение сроков проектирование топливных систем летательных аппаратов Основные участники работ: ОАО «Компания «Сухой», ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ» 20

17. Примеры внедрения суперкомпьютерных технологий Атомная энергетика Оптимизация тепловыделяющей сборки активной зоны ядерных энергетических установок (ВВЭР, ВБЭР-300) Моделируемые процессы: Гидродинамическое течение теплоносителя с учетом турбулентного перемешивания в районе дистанцирующих и турбулизирующих решеток • Результат: • Расчетными исследованиями модельной 57-ми стержневой сборки получены данные для выбора оптимальной формы турбулизирующих решеток. Число процессоров –680 Время расчёта –4 часа Время расчета на ПЭВМ ~2 мес Основные участники работ: ОАО «ОКБМ Африкантов», ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ» 21

18. Примеры внедрения суперкомпьютерных технологий Атомная энергетика Обоснование безопасности АЭС • Моделируемые явления: • Исследование прочности защитной оболочки АЭС с ВВЭР-100 при падении тяжелого самолета в соответствии с требованиями МАГАТЭ • Результат: • Определен запас прочности защитной оболочки НВАЭС методом расчетного исследования при различных углах и скоростях падения; Основные участники работ: ОАО «ОКБМ Африкантов», ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ»; ОАО «СПбАЭП» 22

19. Примеры внедрения суперкомпьютерных технологий Нефтегазовая отрасль Обоснование безопасности газотранспортировки Моделируемые процессы: Разрыв трубопровода при высоком давлении при скорости образования трещины выше скорости звука. • Результат: • Расчетными исследованиями определены требования к качеству трубной продукции, в результате чего определены типы изделий для ОАО «Газпром» Основные участники работ: ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», ОАО «Газпром» 23

20. Примеры внедрения суперкомпьютерных технологий Экология и мониторинг окружающей среды Анализ техногенных аварий с утечкой загрязнения в грунтовые воды • Моделируемые процессы: • Фильтрация грунтовых вод в подземных пластах; • Массоперенос примесей с учетом взаимодействия с породой. • Результат: • Прогноз скорости и направления распространения пятна загрязнений подземных вод; • Выработка рекомендаций по мерам предотвращения загрязнений источников питьевой воды. Расчетная модель Основные участники работ: ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», СПбО ИГЭ РАН, НИИММ КГУ, СПбГУ, МГУ Модель пластов 24