Grafikkortet ersätter superdatorn

NYHET

Publicerad 2012-04-24

Morgondagens superdatorer har ett helt annat innehåll än dagens maskiner. De kommer nämligen att vara fyllda med processorer från helt vanliga grafikkort, sådana som du och jag har i våra datorer hemma. Anledningen till det stavas bland annat KTH och forskarna Erik Lindahl, Berk Hess och Szilárd Páll.

Gammal teknik möter ny: KTH-forskarna Erik Lindahl, Berk Hess och Szilárd Páll står framför en av KTH:s superdator med ett av de grafikkort de använder sig av.
Gammal teknik möter ny: KTH-forskarna Erik Lindahl, Berk Hess och Szilárd Páll står framför en av KTH:s superdator med ett av de grafikkort de använder sig av.

Det hela började med Stanfordprojektet Folding@home som gick ut på att använda vanliga persondatorer i nätverk för avancerade distribuerade beräkningar om proteiner som kan leda till effektiva läkemedel mot sjukdomar som Alzheimers, Parkinsons sjukdom och cancer. KTH-professorn Erik Lindahl, som håller på med beräkningsbiofysik, var involverad i projektet.

Detta ledde vidare till nästa steg som involverade grafikprocessorer, också de från vanliga hem- och persondatorer, för att utföra beräkningarna. Forskningen var och är både inriktad på mjuk- och hårdvara. Anledningarna till grafikprocessorer används är att de har flera fördelar jämfört med den traditionella processorn från AMD och Intel.

– Grafikprocessorer har superbra prestanda jämfört med superdatorernas processorer. Men det viktigaste är nog att de är strömsnåla. Och just strömförbrukning och kylning av superdatorer är de stora problemen som både superdatortillverkare och de som utför avancerade beräkningar brottas med just nu, säger Erik Lindahl

Samtidigt som grafikprocessorer har en rad fördelar är de krångliga att programmera. Det är där som Erik Lindahl, Berk Hess och Szilárd Páll tillsammans med experter på hos samarbetspartnerna Nvidia, Cray och Swiss National Supercomputing Centre lägger och lagt ner det stora arbetet. På att utveckla en mjukvara som de kallar för Gromacs för att räkna på komplexa kemiska strukturer och studera hårdvaran, grafikprocessorerna, så att de fungerar utmärkt tillsammans.

KTH-professorn Erik Lindahl, som forskar om beräkningsbiofysik.
KTH-professorn Erik Lindahl, som forskar om beräkningsbiofysik.

Framgångarna för KTH när det gäller att använda grafikkort till avancerade beräkningar har varit stora. Visst, det finns andra sätt att ta fram proteinstrukturer, men det blir bara en stillbild och vi vill ha hela filmen, som Erik Lindahl beskriver situationen.

– Titta på läkemedelsindustrin. Numera provar de inte tusentals molekyler enbart i labben som de gjorde förr, de gör allt mer av de tidiga stegen av medicinutvecklingen med hjälp av datorer. Det blir mycket billigare. De 10 största läkemedelsföretagen använder vår mjukvara. KTH är världsledande, mjukvaran är snabbast i världen och mest spridd, säger Erik Lindahl.

Men det är inte bara läkemedelsindustrin som har och kommer att ha stor hjälp av Erik Lindahl och hans kollegors forskning och arbete. Det blir även mycket billigare och enklare att hålla på med materialforskning, leta olja och hålla på med fordonsdesign med hjälp av den samma.

– Gissa hur många gånger som den nya Boeing 787 testats i en vindtunnel, det traditionella sättet att jobba med flygplan och aerodynamik. Vi pratar om ett tiotal körningar, resten är beräkningar. Gissa varför den ofta designkritiserade Toyota Prius ser ut som den gör. Jo, för att bilens utseende är ett resultat av beräkningar på luftmotstånd, säger Erik Lindahl.

Han tillägger att övergången från vanliga processorer till grafikprocessorer varit en förändring som skett i det tysta, vilket är lite synd. Den här typen av forskning har omättbara resursbehov, och då passar grafikkort som är riktiga flyttalsmonster - som Erik Lindahl beskriver dem - perfekt för ändamålet.

– Den här sortens grafikprocessorer är de som kommer att sitta i superdatorer framöver. Det ser man inte minst på superdatorer från Cray som i nästa generation använder sig av processorer från grafikkort, säger Erik Lindahl.

Övergången märks redan. Det finns flera universitet som håller på att byta till grafikprocessorer för beräkningar, något som kollegan Berk Hess vidimerar.

– En av superdatorerna i Swiss National Supercomputing Centre har redan fått hälften av sina vanliga cpu:er ersatta med grafikprocessorer, säger Berk Hess.

För mer information, kontakta Erik Lindahl på 073 - 461 80 50 / erik@kth.se eller Berk Hess på 08 - 55 37 80 27 / hess@kth.se.

Peter Larsson