راه‌اندازی یک خوشه رایانه‌ای برای انجام محاسبات نانوعلم در آزمایشگاه ملی آرگون

یک خوشه رایانه‌ای جدید با عملکرد بالا در مرکز مواد نانومقیاس (CNM) در
آزمایشگاه ملی آرگون وزارت انرژی آمریکا (DOE) در فهرست ۵۰۰ رایانه برتر
دنیا در رتبه ۱۵۰ قرار دارد. این خوشه جدید قابلیت انجام ۱۲ تریلیون عملکرد
ممیز شناور را در هر ثانیه دارا بوده و حداقل تا زمانی که نصب ابررایانه آی‌بی‌ام
با نام Blue Gen/P در آزمایشگاه آرگون به پایان نرسیده است، سریع‌ترین
رایانه این آزمایشگاه به حساب می آید.

این خوشه برای حمایت از تحقیقات در CNM طراحی شده است. CNM دارای پنج گروه
تجربی و گروه مدلسازی و تئوری بوده و این رایانه به چند صد کاربر خدمات
ارائه خواهد که بسیاری از آنها به رایانه‌های پر سرعت و تولید انبوهی از
داده‌ها نیاز دارند. برخی از این داده‌ها باید به صورت بلادرنگ و در حین
انجام آزمایشات مورد پردازش قرار گیرند تا بر مبنای پردازش‌های صورت گرفته،
بتوان موقیعت نمونه‌ها را تغییر داده یا دستگاه‌ها را به صورت دقیق تنظیم
کرد.

مایکل استرنبرگ که به طراحی این ماشین کمک کرده است، می‌گوید: «زمانی که یک
محقق در محاسبات نانوعلم به مشکل بر می‌خورد، نمی‌تواند بر مطالعات انجام
شده روی تعدادی از اتم‌ها یا مولکول‌ها و یا بررسی‌های صورت گرفته روی بخشی
از بلورهای متناوب تکیه کند. مواد نانومقیاس در بین این دو حد انتهایی قرار
دارند و همین امر باعث جذابیت این عرصه جدید می گردد. فرض‌های ساده‌سازی‌
معمول دیگر در اینجا قابل انجام نیست و در نتیجه به ظرفیت بالای محاسباتی و
ذخیره‌سازی نیاز می‌باشد».

این خوشه جدید یک جعبه سیاه به اندازه سه یخچال قرار گرفته در کنار هم است.
درون این جعبه سیاه، ۷۲ گره محاسباتی قرار دارند که هر یک به اندازه یک
جعبه پیتزای بزرگ هستند. هر گره دو مادربرد دارد که روی هر یک دو تراشه
اینتل چهارهسته‌ای Xeon با فرکانس عملکرد ۶۶/۲ گیگاهرتز قرار دارند. هر
مادربرد ۱۶ گیگابایت حافظه دارد. از یک شبکه InfiniBand برای ایجاد ارتباط
سریع میان این گره‌ها استفاده شده است. اندازه‌گیری‌های انجام شده نشان
داده است که سرعت این خوشه، ۱۰ ترافلات است که آن را به سریع‌ترین رایانه
آزمایشگاه آرگون مبدل ساخته است.

استرنبرگ می‌گوید: «البته این یک افتخار کوتاه‌مدت بوده و تا زمانی وجود
خواهد داشت که نصب ابررایانه آی‌بی‌ام با نام Blue Gen/P راه‌اندازی شود».

نصب این رایانه به نحوی صورت گرفته است که بیشترین کارایی را برای استفاده
از نرم‌افزارهایی همچون MATLAB و Dacapo که بیشتر محققان نانوعلم از آنها
استفاده می‌کنند، داشته باشد.