Лаборатория I-SCALARE (Intel super computer applications laboratory for advanced research) создана на базе МФТИ в 2010 году в рамках гранта Министерства образования и науки РФ при участии сотрудников института и корпорации Intel. Руководство лабораторией осуществляет доктор технических наук Владимир Пентковский, известный разработчик программно-аппаратных архитектур, заслуженный исследователь Intel, к слову, выпускник МФТИ.
Основным направлением деятельности лаборатории является разработка проблемно-ориентированных архитектур вычислительных систем для задач биомедицины, фармакологии и малоразмерных структур. Все они, с одной стороны, имеют большую практическую ценность, а с другой — не могут быть решены на имеющихся вычислительных ресурсах и требуют новых подходов к архитектуре кластеров.
I-SCALARE занимается не только научной, но и учебной деятельностью. Ее сотрудники разработали учебный курс по использованию симуляторов для моделирования различных вычислительных систем. Кроме того, в лаборатории регулярно проводятся научные семинары, а Владимир Пентковский стал научным руководителем нескольких аспирантов и студентов МФТИ.
Для проведения широкого спектра исследований в рамках деятельности лаборатории используется суперкомпьютер на базе высокопроизводительных серверных процессоров Intel Xeon, разработанный и установленный специалистами группы компаний РСК. Модернизация систем вычислительного кластера проводилась в три этапа. Кластер первого поколения имел мощность в 3 ТФЛОПС. После первой модернизации она была увеличена до 40 ТФЛОПС, а в настоящее время составляет более 83 ТФЛОПС. На каждом из этапов архитектуру вычислительной системы создавала своя группа лаборатории, отвечающая за разработку программных и аналитических моделей будущих вычислительных комплексов с последующим изучением их производительности на приложениях, решающих задачи молекулярной динамики. Как отметил аспирант I-SCALARE Григорий Речистов, на текущий момент успешно моделируются системы, которые в десять раз превосходят установленные на текущий момент. Для этого применяется инструментарий Wind River Simics, Intel VTune Amplifier, а также технологии, разработанные в лаборатории. Это позволяет находить и устранять «узкие места», которые неизбежно возникают при масштабировании вычислительных мощностей, а также оценивать реальный уровень производительности, которого можно будет достичь.
Вычислительный комплекс I-SCALARE третьего поколения базируется на блейд-технологиях. Любой узел может быть заменен в «горячем» режиме, без остановки работы всей системы. Высокая плотность монтажа позволила разместить систему всего в двух стойках, которые занимают четыре квадратных метра. Комплекс содержит 224 вычислительных узла на основе стандартных серверных платформ Intel S2600JF на двух процессорах Intel Xeon E5-2690 с 64 Гбайт оперативной памяти в каждом. Такой большой объем ОЗУ обусловлен спецификой задач биоинформатики, для решения которых кластер и создавался.
Суммарно комплекс включает 448 процессоров, 3584 вычислительных ядра и 14,3 Тбайт ОЗУ. Коммуникационная сеть имеет высокоскоростной интерфейс Infiniband QDR. Основу подсистемы хранения данных составляют твердотельные накопители Intel серии 320. Пиковая производительность платформы на данный момент составляет 83,14 ТФЛОПС.
Спецификой комплекса является жидкостное охлаждение. В нём отсутствуют механические движущие части, благодаря чему уровень шума снизился до минимума. В итоге работа комплекса не создает неудобств для учебного процесса, хотя системы расположены в обычном лабораторном корпусе, где проводятся занятия. А поскольку вентиляторы являются одной из потенциальных точек отказа, то данное решение способствовало и повышению надежности работы. Кроме того, по сравнению с оборудованием на базе традиционных технологий энергопотребление снижено почти на 70%.
В лаборатории I-SCALARE не намерены останавливаться на достигнутом. Уже идут работы над проектированием суперкомпьютеров новых поколений. Предполагается, что производительность системы четвёртого поколения достигнет 8000 ТФЛОПС.
