Журнал "Компьютерра" N741-742 - Журнал Компьютерра

Суперкомпьютерные центры и системы потребляют миллионы ватт, расходуемых на питание серверов, сетей, систем хранения данных и различного вспомогательного оборудования. Реальная цена высокопроизводительных вычислений оказывается намного большей, чем стоимость собственно обеспечивающей их аппаратуры. Отсюда понятно, что проблема энергосбережения для суперкомпьютеров особо актуальна.

Одной из первых заострила внимание на данной проблеме корпорация IBM, когда около десятка лет назад начала разрабатывать архитектуру BlueGene. Получившиеся в итоге этой работы коммерческие компьютеры BlueGene/L имели рекордный для своего времени показатель эффективности — 210 Мфлопс (миллионов операций) на 1 Вт потребленной энергии, ставший своего рода эталоном для машин подобного класса. Сегодня, однако, эту планку преодолели многие модели компьютеров.

Возглавляет "зеленый" список сервер IBM QS22 Blade на основе Cell с показателем 488 Мфлопс/Вт. За ним идут модернизированный компьютер BlueGene/P на основе процессоров Power (376 Мфлопс/Вт) и машины на основе четырехъядерного процессора Intel Harpertown (Xeon 5400).

В кластере серверов IBM BladeCenter HS21 на основе Harpertown показана эффективность 265 Мфлопс/Вт. Кластер Silicon Graphics Altix ICE 8200EX демонстрирует 240 Мфлопс/Вт, а кластерная платформа Hewlett-Packard CP 3000 на базе блейдов BL2x220 — 227 Мфлопс/Вт.

Престиж и лексический новации

Суперкомпьютерные технологии уже давно принято рассматривать как своего рода символ мощи и конкурентоспособности национальной экономики. Поэтому абстрактный в общем-то показатель производительности 1 петафлопс, или тысяча триллионов вычислений в секунду, вот уже лет десять фигурирует в качестве важнейшего рубежа для военных и научных организаций не только Америки, но и других стран, включая Евросоюз, Японию, Индию и Китай. Так что сегодня, когда заветная высота наконец-то покорена, многие капитаны индустрии и науки в США рассматривают систему Roadrunner как замечательный пример возрождения американского суперкомпьютерного могущества.

Хотя американские компании доминировали в данной области практически всегда, начиная с появления суперкомпьютеров в 1960 годы, бывали у США и отступления. Сначала в середине 1990-х, а затем в 2002 году, когда японская система Earth Simulator на некоторое время получила титул самого быстрого в мире вычислителя с производительностью 35 трлн. операций в секунду. Два года спустя суперкомпьютер BlueGene вернул рекорд скорости американцам. Однако успехи японцев произвели должное впечатление, подтолкнув и конгресс США, и администрацию Буша к новым инвестициям в высокопроизводительные вычисления. Столь же обостренный интерес к укреплению суперкомпьютерного сектора демонстрирует ныне и Евросоюз, одно время начавший заметно уступать напористым азиатским конкурентам.

Ну а пока ведущие державы мира мерятся своими пета-, тера- и гигафлопсами, корпорации уже работают над следующим поколением машин. Преодолев петафлопсный барьер скорее, чем ожидалось, суперкомпьютерная индустрия США сумела удержать высокий темп наращивания производительности, повысив скорость вычислений в тысячу раз за одиннадцать лет. Следующая в тысячу раз большая величина называется экзафлопс, что соответствует квинтиллиону (1018) операций в секунду. За этим рубежом должны последовать зеттафлопс (1021), йоттафлопс (1024) и ксерафлопс (1027).

Так что пора понемногу привыкать к странным новым словам.

оружие XXI века: Оцифровка "бородавочника"

Оцифровка "бородавочника"Автор: Ваннах Михаил

Опубликовано в журнале "Компьютерра" N25-26 от 08 июля 2008 годаВ третьем квартале прошлого года в составе американских сил в Ираке приступил к боевым действиям штурмовик A-10C, то есть модификация "Чарли" (так зовется индекс "C" на американском военном жаргоне) одного из старейших самолетов ВВС США. А в январе 2008-го летчики отрапортовали о завершении работ по модернизации первой сотни A-10. И модернизация эта — сугубо цифровая.

С 1930-х годов девизом авиации было "Дальше! Выше!! Быстрее!!!". А вот A-10, наоборот, проектировался для того, чтобы летать медленно и низко. Поводом к его созданию стала война во Вьетнаме, точнее — проблемы с непосредственной поддержкой войск на поле боя.

К 1967 году Пентагон обнаружил, что слишком много американских самолетов, атаковавших цели с малых высот, сбиты малокалиберной артиллерией и даже тяжелыми пулеметами [В советских филателистических магазинчиках пионеры покупали вьетнамские марки с регулярно меняющимися цифрами сбитых аэропланов]. Вертолеты UH-1 Huey и AH-1 Cobra, которыми тогда располагали Соединенные Штаты, проблему решить не могли — они были вооружены только пулеметами винтовочного калибра и неуправляемыми ракетами малой мощности, да и оказались весьма уязвимыми. Использование для штурмовки истребителя-бомбардировщика F-4 Phantom тоже не дало должного эффекта — слишком высокая крейсерская скорость этой машины с треугольным крылом затрудняла прицеливание по мелким целям, а 20-мм пушка была слабовата против танков Т-54 или их китайских клонов.

В результате американцы решили обратиться к опыту "черной смерти", российского штурмовика Второй мировой "Ильюшин-2", сравнительно медленного, но бронированного и вооруженного мощными пушками. Был объявлен конкурс, в котором приняло участие две надцать фирм. К 1970 году из этих "12 негритят" осталось двое — Northrop и Fairchild Republic. Опытная модель последней, YA-10, и одержала победу в январе 1973 года, став прародителем штурмовика A-10 (отбросив вэвээсовский "экспериментальный" префикс Y).

Официальное имя машины было A-10 Thunderbolt II, но пилоты тут же окрестили ее "warthog" — "бородавочник", такой африканский кабанчик. По понятиям 1970-х годов машина действительно казалась странной, но странность эта была весьма функциональна. "Бородавочник" предназначался для работы по малоразмерным целям на поле боя, для чего был оснащен автоматической семиствольной пушкой 30-мм калибра GAU-8 Avenger с темпом стрельбы 3900 выстрелов в минуту. Столь высокая скорострельность достигается благодаря тому, что блок стволов пушки, выполненной по так называемой схеме Гатлинга, вращается, уменьшая тепловую нагрузку на каждый ствол и на цик лическую автоматику перезаряжания. Кучность огня GAU-8 достаточно высока — 80% снарядов на дистанции 1200 м ложатся в круг диаметром 12,4 м. Но пушку, жестко закрепленную на фюзеляже, еще надо навести на цель, — что должен сделать визуально пилот, он в "бородавочнике" один, как в Ил-2 ранних выпусков. И пуск неуправляемых ракет, и сброс бомб, коими был вооружен штурмовик, тоже вменялся в обязанности пилоту. А разрешающая способность человеческого зрения и время реакции наших нервов и мышц ограничены — что навязывает малую высоту (от 300 до 2400 м) и невысокую скорость полета, 560 км/час крейсерскую и 833 км/час максимальную.

На таких скоростях наиболее эффективно прямое крыло — оно и установлено на A-10. Разумеется, машина, идущая невысоко и неспешно над землей, будет обстреляна из всех видов оружия.

Поэтому конструкторы сделали все возможное для обеспечения максимальной живучести. Вертикальных килей два, и если снесет один, машина сможет лететь на уцелевшем. Реактивные двигатели Ge ne ral Electric TF-34 с тягой 4110 кгс каждый разнесены по обеим сторонам фюзеляжа, так что взрыв пехотной ракеты с ИК-головкой самонаведения не сможет вывести из строя оба сразу. Да и крыло загораживает их от обстрела с передней нижней полусферы. К тому же сопла двигателей отклонены вверх и экранируются стабилизатором, что тоже уменьшает ИК-излучение в сторону земли. Верхнее расположение двигателей имеет еще и то преимущество, что турбины не засасывают посторонние предметы с взлетнопосадочной полосы, что немаловажно для машины непосредственной поддержки войск.

Перед конструкторами "бородавочника" ставилась задача обеспечить защиту машины от огня 23-мм орудий. Для этого кабина пилота и элементы системы размещены внутри "титановой ванны", то есть укрыты четырьмя сотнями килограммов брони толщиной от половины до полутора дюймов. Защищен и барабан с боекомплектом пушки (как когдато погреба на броненосцах). Система управления орудием — дублированная гид рав лическая плюс ручная. Топливные баки протектированы, то есть покрыты материалом, самостоятельно затягивающим пробоины, а изнутри, во избежание взрыва, заполнены поропластом.

В процессе эксплуатации A-10 его оборудование модернизировалось: добавились подсистемы для использования управляемых бомб AGM-65 Maverick в вариантах с телевизионным или инфракрасным наведением, кассетных бомб, инфракрасные камеры переднего обзора для ночных миссий, инерциальные навигационные системы и GPS, подвесные контейнеры с 23-миллиметровыми пушками…

И наконец, настала пора переводить "бородавочников" на цифровые технологии. В соответствии с программой A-10 Precision Engagement Modification Program (модификации A-10 под высокоточное оружие) на штурмовики устанавливается новый бортовой компьютер и новые органы управления. Включая дисплеи, отображающие данные на стекло кабины, а также 5,5-дюймовые экраны, на которые выводятся карты местности и тактическая обстановка (мы видим их на фото рядом с архаичными, но надежными тумблерами). Для обеспечения нужд цифровых систем установлен второй генератор постоянного тока.