Un lavoro tipico su Blue Waters sta utilizzando circa il 10% della macchina e consuma un totale di 75 ore di nodo . Blue Waters ha circa 27500 nodi, il che significa che alcuni di quei lavori "75 ora nodo" sono in esecuzione in un paio di minuti. Ciò consente agli scienziati di utilizzare la macchina in qualche modo in modo interattivo. (Puoi vedere le medie mobili qui: http://xdmod.ncsa.illinois.edu/#tg_usage:group_by_Jobs_none )
I supercomputer sono solo grandi raccolte di computer più piccoli. Il motivo principale per cui li raccogliamo in un unico posto è che possiamo condividere i costi in modo più efficiente in quel modo. Stai cercando di creare un computer in grado di svolgere molto lavoro e per il quale il costo totale di proprietà (il costo totale del computer, la potenza e la manutenzione) è ridotto al minimo durante la vita del computer.
Ci sono diversi fattori coinvolti nel costo totale di proprietà: il costo dell'attrezzatura è uno. Per ridurre al minimo il costo di proprietà, si desidera che l'apparecchiatura svolga un lavoro utile il più ampia percentuale possibile (idealmente il 100% delle volte, realisticamente un po 'meno, come il 95% sarebbe considerato buono), fino a quando l'apparecchiatura non si esaurisce o diventa obsoleto. Al contrario, il computer nel laptop o nel telefono è probabilmente in uso meno del 10% delle volte che lo possiedi (dormi il 33% delle volte, mangi e ti rilassi circa la metà delle volte che sei sveglio, e anche quando "usi" il computer, il processore è inattivo per la maggior parte del tempo.)
Il secondo è il costo del potere. Ne esistono diverse parti: la prima è il costo del potere stesso. Parte di tale costo è consumata nel trasporto dell'energia dalla centrale elettrica al computer. Parte di essa viene persa nell'alimentatore del computer (che sta semplicemente convertendo l'alimentazione CA in alimentazione CC). Un convertitore AC-> DC più grande di solito può essere reso più efficiente. Inoltre, i computer trasformano l'energia elettrica utile in calore disperso. Quindi devi anche pagare per rimuovere il calore. Ancora una volta, i condizionatori d'aria più grandi di solito possono essere resi più efficienti rispetto a più piccoli condizionatori d'aria.
Il terzo è il costo di manutenzione. Mettendo insieme un gruppo di computer e progettandoli in modo che quando uno va in rovina continui a funzionare, puoi ammortizzare il costo del personale di manutenzione su un numero di nodi di computer molto più grande di quello che potresti se i nodi fossero tutti diversi e collocati in edifici diversi (o città).
I dettagli: Blue Waters ha 288 armadi. Ogni cabinet ha 96 "nodi". Ogni nodo è un computer di fascia alta abbastanza normale. La maggior parte dei nodi ha 2 processori AMD Opeteron 6276 in esecuzione a 2,3 GHz e 64 GB di DRAM. Circa 1/6 dei nodi hanno invece un singolo AMD Opteron 6276, una GPU NVidia K20 e 38 GB di DRAM. Se lo desideri, puoi acquistare qualcosa di simile a un "nodo" per circa $ 3000 o $ 4000 e metterlo nel tuo salotto per giocare ai videogiochi. Blue Waters ha circa 27648 nodi. https://bluewaters.ncsa.illinois.edu/hardware-summary
Ogni nodo consuma probabilmente un po 'più di 500 watt e trasforma quella potenza in calore. Se avessi un nodo nel tuo salotto per giocare ai videogiochi, non sarebbe un grosso problema. Consumerebbe un po 'di elettricità dalla presa a muro e genererebbe circa la stessa quantità di calore di un piccolo riscaldatore di spazio personale. In inverno sarebbe carino e accogliente. In estate dovresti far funzionare il tuo condizionatore d'aria più frequentemente per mantenere la tua casa confortevole. Se avessi la piena potenza per tutto il giorno ogni giorno, la tua bolletta elettrica aumenterebbe considerevolmente, forse il doppio di quello che stai consumando ora.
Ma quando ne metti insieme 27648, consuma circa 15 Megawatt e genera una corrispondente quantità di calore. La vera meraviglia ingegneristica di Blue Waters, come qualsiasi grande data center, è l'edificio stesso. È un'enorme scatola refrigerata. L'edificio Blue Waters è particolarmente interessante perché è straordinariamente efficiente. Circa l'85% della potenza immessa nell'edificio viene effettivamente utilizzata per eseguire i nodi. Credo di aver letto da qualche parte (al momento non riesco a trovarlo) solo il 15% viene perso nella conversione di energia e nella rimozione del calore residuo. È molto meglio di quello che otterresti dal computer da gioco da 500 Watt nel tuo salotto. Probabilmente avresti bisogno di un "alimentatore" da 750 Watt e di un altro paio di centinaia di Watt per far funzionare il condizionatore d'aria.
TL; DR
Mettiamo tutto insieme. Mettendo insieme migliaia di computer più piccoli e diffondendo l'utilizzo tra molte persone, manteniamo i computer in esecuzione per la maggior parte del tempo, condividendo le risorse in modo molto efficiente. Costa un sacco di soldi per dare alle persone i computer che rimangono inattivi per la maggior parte del tempo. Il modo migliore per risparmiare denaro sul calcolo è che le persone condividano i computer in modo che i computer siano occupati per la maggior parte del tempo.
Blue Waters è molto più di un semplice computer al suo interno. È appositamente progettato per essere il più efficiente possibile dal punto di vista energetico. Parte di ciò consiste nel metterlo vicino alle centrali elettriche per ridurre le perdite di potenza nelle linee di trasmissione. Ecco un'immagine satellitare della parte di Champaign IL contenente Blue Waters per dimostrare:
