Аквазар

Аквазар
Система охлаждения Aquasar применена к модулю блейд-сервера QS22 . Два микроканальных кулера в центре прикреплены непосредственно к процессорам, что обеспечивает беспрецедентную эффективность охлаждения.
Разработчик	ETH Лозанна , ETH Цюрих , IBM
Тип	Прототип суперкомпьютерной платформы
Дата выпуска	2010 г.
Процессор	ЯЧЕЙКА (узлы QS22) Intel Xeon (узлы HS22)
Преемник	IBM PERCS

Aquasar - это прототип суперкомпьютера (высокопроизводительного компьютера), созданный IBM Labs в сотрудничестве с ETH Zurich в Цюрихе , Швейцария и ETH Lausanne в Лозанне , Швейцария.. В то время как большинство суперкомпьютеров используют воздух в качестве охлаждающей жидкости, Aquasar использует горячую воду для достижения высокой вычислительной эффективности. Наряду с использованием горячей воды в качестве основного хладагента, также включена секция с воздушным охлаждением, которая используется для сравнения эффективности охлаждения обоих хладагентов. Это сравнение впоследствии может быть использовано для улучшения характеристик охлаждающей жидкости с горячей водой. Первоначально исследовательская программа была названа: «Прямое использование отработанного тепла суперкомпьютеров с жидкостным охлаждением: путь к энергосбережению, высокопроизводительным компьютерам и центрам обработки данных». Отработанное тепло, производимое системой охлаждения, можно повторно использовать в системе отопления здания, что потенциально позволяет сэкономить деньги. Начиная с 2009 г.,трехлетний совместный проект был введен и разработан в интересах экономии энергии и обеспечения экологической безопасности при обеспечении высочайшей производительности.^[1] ^[2]

История [ править ]

Развитие [ править ]

Суперкомпьютер Aquasar впервые был использован на кафедре машиностроения и технологического проектирования Швейцарского федерального технологического института в Цюрихе (ETH Zurich) в 2010 году. ETH Zurich - одна из двух школ, которые входят в состав Швейцарского федерального технологического института. другая школа - ETH Lausanne. Высокая энергоэффективность, экологически чистые вычисления и высокая производительность вычислений были одними из основных интересов при разработке Aquasar. Ключевой частью экологической безопасности была попытка снизить выбросы углекислого газа. 50% энергопотребления центра обработки данных с воздушным охлаждением и загрязнения углеродом на самом деле происходит от системы охлаждения центров обработки данных, а не от фактического вычислительного процесса. Создание Aquasar началось в 2009 году. Он был частью IBM ».s Программа First-Of-A-Kind (FOAK) (программа, побуждающая исследователей и клиентов IBM разрабатывать потенциальные новые технологии для решения реальных проблем в бизнесе).^[3] Еще один суперкомпьютер позже будет использовать ту же идею охлаждающей жидкости с горячей водой в своих разработках,суперкомпьютер SuperMUC . При разработке более мощных суперкомпьютеров в будущем также исследуются возможности использования охлаждения на кристалле в качестве основного источника охлаждения для повышения эффективности компьютеров.

Дальнейшее исследование теплоносителя с горячей водой [ править ]

В академической статье, написанной в 2018 году, исследовались многочисленные возможности разработки новых вычислений Exascale (более высокая производительность суперкомпьютеров). В будущих вычислениях потребуются суперкомпьютеры Exascale, а это означает, что для достижения максимальной производительности от этих суперкомпьютеров потребуются высокая энергоэффективность и высокая эффективность охлаждения. Ученые искали возможность охлаждения "на кристалле", вдохновившись суперкомпьютером Aquasar. ^[4]

Охлаждение [ править ]

В суперкомпьютере Aquasar используется охлаждение «на кристалле». ^[4] Он использует уникальный метод, в котором используются микроканальные охладители, которые напрямую подключаются к вычислительным блокам компьютера (основные схемы, выполняющие большую часть компьютерной обработки), которые выделяют больше всего тепла в компьютерной системе. ^[3] Микроканалы - это небольшие каналы диаметром менее 1 мм, через которые проходит теплая охлаждающая жидкость. Высокая теплопроводность воды(способность проводить тепло) и удельная теплоемкость (количество тепла, необходимое для повышения температуры на 1 грамм на 1 ° C) позволяет установить теплоноситель с теплой водой примерно на 60 ° C (примерно 140 ° F). Из-за высокой теплопроводности воды вода может уносить больше тепла от обрабатывающих устройств. У воды примерно в 4000 раз больше теплоемкости, чем у воздуха, что позволяет транспортировать тепло более эффективно. ^[5] Высокая теплоемкость позволяет воде поглощать большое количество тепла. Температура воды позволяет блокам обработки работать при температуре ниже максимальной 85 ° C (примерно 185 ° F). ^[3]

Описание механики [ править ]

Оборудование [ править ]

Aquasar содержит серверы IBM BladeCenter с водяным охлаждением (версии базового серверного компьютера IBM) и серверы IBM BladeCenter с воздушным охлаждением, чтобы сопоставить характеристики охлаждающей жидкости с горячей водой и воздушного охлаждения. BladeCenters с воздушным и водяным охлаждением состоят из шасси IBM BladeCenter H с использованием комбинации серверов IBM BladeCenter QS22 и серверов IBM BladeCenter HS22 в обеих системах BladeCenter. ^[3] Система использует 6 терафлопс (флопы - это единица измерения скорости вычислений) и обеспечивает энергоэффективность около 450 мегафлопс на ватт. ^[3]^[6]Трубопроводы соединяют отдельные серверы BladeCenter с основной сетью, где они затем подключаются к водопроводной сети. Эти трубопроводы тоже можно отключать и снова подключать. Насос использует 10 литров воды для охлаждения, производя поток примерно 30 литров в минуту. ^[6] В систему Aquasar также была установлена сенсорная система для дальнейшего контроля производительности. Ученые надеются оптимизировать систему, используя информацию, которую они получают от этих датчиков. ^[5]

Повторное использование тепла [ править ]

Система водяного охлаждения представляет собой замкнутую систему. Теплоноситель постоянно нагревается технологическими узлами. Затем теплая вода снова охлаждается через теплообменник (способ передачи тепла между жидкостями). Затем переданное тепло используется непосредственно в системе отопления здания, например, в здании ETH Zurich, что позволяет эффективно повторно использовать тепло. ^[6] Примерно 80% произведенного тепла улавливается и повторно используется для обогрева зданий. ^[7] В суперкомпьютере SuperMUC тепло, создаваемое охлаждающей жидкостью с горячей водой, используется для дальнейшего обогрева остальной части кампуса, спасая Leibniz-Rechenzentrumкампус около 1,25 миллиона долларов США в год. Около девяти киловатт тепловой энергии вводится в систему отопления, а отработанное тепло позже будет использоваться для обогрева здания ETH Zurich. ^[6]

Преимущества [ править ]

Центры обработки данных суперкомпьютеров тратят 50% своей электроэнергии на обычную систему воздушного охлаждения. При использовании компьютеров во всем мире требуется около 330 тераватт-часов энергии. ^[5] Система воздушного охлаждения - главный виновник высокого энергопотребления суперкомпьютеров. ^[8] Aquasar потребляет примерно на 40% меньше энергии, чем обычные суперкомпьютеры с воздушным охлаждением. Наряду с этим, способность рециркулировать тепло обратно в систему отопления позволяет снизить выбросы углерода Aqusar примерно на 85%, поскольку требуется сжигать меньше ископаемого топлива, чтобы обеспечить теплом систему отопления. ^[3] Суперкомпьютеры с низким энергопотреблением и с жидкостным охлаждением могут работать с примерно в 3 раза меньшими энергозатратами, чем суперкомпьютеры для центров обработки данных с воздушным охлаждением. ^[8]

См. Также [ править ]

Суперкомпьютерные технологии в Европе

Ссылки [ править ]

^ «Сделано в лабораториях IBM: суперкомпьютер IBM с водяным охлаждением запущен в ETH Zurich» . www-03.ibm.com . 2010-07-02 . Проверено 26 октября 2020 .
^ «ETH Zurich: новый суперкомпьютер Aquasar с водяным охлаждением вступает в строй» . Наука | Бизнес . Проверено 26 октября 2020 .
^ a b c d e f "Сделано в лабораториях IBM: суперкомпьютер IBM с водяным охлаждением запущен в ETH Zurich" . www-03.ibm.com . 2010-07-02 . Проверено 26 октября 2020 .
^ a b Форначари, Уильям; Эрнандес, Карлес; Кульчевски, Михал; Либутти, Симона; Мартинес, Хосе Мария; Массари, Джузеппе; Олексяк, Ариэль; Пупыкина, Анна; Регензани, Федерико; Торнеро, Рафаэль; Занелла, Микеле (2018). «Надежное прогнозирующее управление гетерогенными эксафлопсными системами с учетом ограничений по времени» . Материалы 18-й Международной конференции по архитектуре, моделированию и моделированию встраиваемых компьютерных систем - САМОС '18 . Пифагорион, Греция: ACM Press: 187–194. DOI : 10.1145 / 3229631.3239368 . ISBN 978-1-4503-6494-2.
^ a b c «ETH Zurich: ввод в эксплуатацию нового суперкомпьютера с водяным охлаждением Aquasar» . Наука | Бизнес . Проверено 26 октября 2020 .
^ a b c d "Горячий суперкомпьютер IBM начинает работать" . Знание центров обработки данных . 2010-07-05 . Проверено 26 октября 2020 .
^ Циммерманн, Северин; Мейер, Ингмар; Tiwari, Manish K .; Паредес, Стефан; Мишель, Бруно; Пуликакос, Димос (01.07.2012). «Аквазар: ЦОД с водяным охлаждением и прямым повторным использованием энергии» . Энергия . 2-е Международное совещание по более чистому горению (CM0901-Подробные химические модели для более чистого сжигания). 43 (1): 237–245. DOI : 10.1016 / j.energy.2012.04.037 . ISSN 0360-5442 .
^ a b Рух, Патрик; Бруншвилер, Томас; Паредес, Стефан; Мейер, Ингмар; Мишель, Бруно (2013). «Дорожная карта к максимально эффективным центрам обработки данных Zeta-Scale» . Проектирование, автоматизация и испытания в Европе конференции и выставки (ДАТА), 2013 . Гренобль, Франция: Публикации конференции IEEE: 1339–1344. DOI : 10.7873 / DATE.2013.276 . ISBN 978-1-4673-5071-6.

Эта статья о компьютерной инженерии незавершена . Вы можете помочь Википедии, расширив ее .

[:0-1] «Сделано в лабораториях IBM: суперкомпьютер IBM с водяным охлаждением запущен в ETH Zurich» . www-03.ibm.com . 2010-07-02 . Проверено 26 октября 2020 .

[:2-2] «ETH Zurich: новый суперкомпьютер Aquasar с водяным охлаждением вступает в строй» . Наука | Бизнес . Проверено 26 октября 2020 .

[:02-3] "Сделано в лабораториях IBM: суперкомпьютер IBM с водяным охлаждением запущен в ETH Zurich" . www-03.ibm.com . 2010-07-02 . Проверено 26 октября 2020 .

[:4-4] Форначари, Уильям; Эрнандес, Карлес; Кульчевски, Михал; Либутти, Симона; Мартинес, Хосе Мария; Массари, Джузеппе; Олексяк, Ариэль; Пупыкина, Анна; Регензани, Федерико; Торнеро, Рафаэль; Занелла, Микеле (2018). «Надежное прогнозирующее управление гетерогенными эксафлопсными системами с учетом ограничений по времени» . Материалы 18-й Международной конференции по архитектуре, моделированию и моделированию встраиваемых компьютерных систем - САМОС '18 . Пифагорион, Греция: ACM Press: 187–194. DOI : 10.1145 / 3229631.3239368 . ISBN 978-1-4503-6494-2.

[:22-5] «ETH Zurich: ввод в эксплуатацию нового суперкомпьютера с водяным охлаждением Aquasar» . Наука | Бизнес . Проверено 26 октября 2020 .

[:1-6] "Горячий суперкомпьютер IBM начинает работать" . Знание центров обработки данных . 2010-07-05 . Проверено 26 октября 2020 .

[7] Циммерманн, Северин; Мейер, Ингмар; Tiwari, Manish K .; Паредес, Стефан; Мишель, Бруно; Пуликакос, Димос (01.07.2012). «Аквазар: ЦОД с водяным охлаждением и прямым повторным использованием энергии» . Энергия . 2-е Международное совещание по более чистому горению (CM0901-Подробные химические модели для более чистого сжигания). 43 (1): 237–245. DOI : 10.1016 / j.energy.2012.04.037 . ISSN 0360-5442 .

[:3-8] Рух, Патрик; Бруншвилер, Томас; Паредес, Стефан; Мейер, Ингмар; Мишель, Бруно (2013). «Дорожная карта к максимально эффективным центрам обработки данных Zeta-Scale» . Проектирование, автоматизация и испытания в Европе конференции и выставки (ДАТА), 2013 . Гренобль, Франция: Публикации конференции IEEE: 1339–1344. DOI : 10.7873 / DATE.2013.276 . ISBN 978-1-4673-5071-6.

[1]