PC-IQE - Počítač pro záchranu lidských životů | Kapitola 5

Jak již bylo popsáno, tak prioritou sestavení PC-IQE nebylo získat maximální výkon v systému BOINC, ale pomoc v konkrétních výpočtech na konkrétních projektech. Všeobecně je známo, že grafické karty společnosti nVidia nemají v distribuovaných výpočtech takový výkon jako ATI. Karty nVidia mají ale mnohem širší podporu projektů. V oblasti biologie je v systému BOINC možnost nasazení výkonu grafických karet zatím pouze u projektu GPUGRID a právě ten prozatím podporuje pouze nVidia karty. Volba tedy byla předem jasná.

Na projektu GPUGRID se PC-IQE vyšvihl po odladění veškerých překážek při sestavování na první místo. Má zde jedinou konkurenci, kterou je obdobný počítač osazený rovněž čtyřmi 295GTX kartami (8 GPU jader). Ten se ovšem potýká již delší dobu s chybovostí při výpočtech a tak na výkon našeho počítače nestačí. Další počítače za ním už mají „pouze“ tři a méně 295GTX, tedy logicky výkonově zaostávají.

i Zdroj: PCTuning.cz

Tabulka nejlepších pěti počítačů na projektu GPUGRID. Důležitá je kolonka "Recent average credit", což je průměrný bodový zisk za posledních několik týdnů.

Na ostatních projektech v systému BOINC podporujících grafické karty nVidia podobný stroj zatím není. Mimo systém BOINC podporuje tyto grafické karty ještě projekt Folding (pro srovnání použít nelze, jelikož nemá CUDA aplikaci pro Linux) a projekt Distributed.net, kde jsem podobný stroj také nenašel. PC-IQE se tak může nyní pyšnit titulem nejvýkonnějšího počítače na světě osazeného grafickými kartami nVidia zapojeného do distribuovaných výpočtů. Jedinou konkurencí u této značky by pro něj mohly být stroje osazené fyzikálními kartami Tesla, které nám ale bohužel dosud nebyly na testování zapůjčeny a které jsou několikanásobně dražší. V systému BOINC se místy ukazují, ale jen po příliš krátký čas na jakékoliv porovnání. Na projektu Folding zase není korektní srovnání, protože do něj kvůli absenci Linuxové aplikace PC-IQE nelze zapojit.

Jinak již vychází porovnání jeho výkonu se stroji osazenými grafickými kartami ATI. Pro názornost nemusíme chodit daleko a jako příklad pro porovnání použiji první týmový počítač Czech National Teamu, PC-Cimrmana.

i Zdroj: PCTuning.cz

Finální podoba PC-Cimrmana.

Tento počítač byl sestaven v naprosto jiném duchu a jeho cílem bylo od začátku odvádět denně co největší bodový výkon pro tým CNT. Jeho nasazení se aktuálně mění podle provozu a ohodnocení jednotlivých projektů ale projekty s největším ohodnocením jsou dlouhodobě dané.

• AQUA (Adiabatic QUantum Algorithms - adiabatické kvantové algoritmy) - Jedná se o výzkumný projekt, jehož cílem je odhadnout výkonnost adiabatických supravodivých kvantových počítačů s ohledem na rozmanitost značných problémů, které vznikají v oblastech od materiálového inženýrství (věda o vlastnostech a možnostech použití materiálů) až po uplatnění v praxi.
  Pojem adiabatický je termodynamický děj, při kterém nedochází k tepelné výměně mezi látkou a okolím. Děj probíhá při dokonalé tepelné izolaci, takže soustava žádné teplo nepřijímá ani nevydává. Za adiabatický lze pokládat takový děj, který proběhne tak rychle, že se výměna tepla s okolím nestačí uskutečnit.
  
  Tento projekt je velice náročný na výpočetní výkon a jako zatím jediný dokáže provádět jeden výpočet na všech dostupných jádrech CPU. Pro zapojení do výpočtu je potřeba minimálně dvoujádrový procesor, ale ideální jsou čtyři jádra. Zde tedy PC-Cimrman využívá všech osmi výpočetních vláken CPU najednou pro jeden výpočet a odvádí každý den v průměru 36.000 kreditu do systému BOINC. To je oproti většině projektů až několikanásobné ohodnocení. Kupříkladu PC-IQE odvádí na projektu HCMD (podprojekt World Community Grid popsaný v předchozí kapitole) v průměru 2.600 kreditu denně, tedy necelou desetinu na stejném CPU a stejném taktu.
  
   
• Collatz Conjecture - Projekt se zabývá metodou 3x+1, nazývanou jinak také Collatz Conjecture. Tato metoda je jakýmsi rozkladem čísel, a to čím většího čísla, tím je rozklad složitější. Metoda spočívá v následujícím. Pokud je číslo dělitelné dvěma a po vydělení získáme celé číslo, vydělíme jej. Pokud celé číslo nedostaneme, vynásobíme jej třemi a přičteme jedničku. Takhle postupujeme, až se nakonec dostaneme k jedničce.
  
  Názorný příklad: máme číslo 20. Vydělíme jej dvěma, dostaneme deset. Desítka jde vydělit dvěma, dostaneme celé číslo, pět. Pětka dělitelná beze zbytku není, vynásobíme ji tedy třemi a přičteme jedničku, výsledkem je šestnáct a to je až do výsledku jedna dělitelné dvěma.
  Číselné vyjádření: 20/2 = 10, 10/2 = 5, 5*3+1 = 16, 16/2 = 8, 8/2 = 4, 4/2 = 2, 2/2 = 1
  
  Každé číslo by mělo jít touto metodou rozebrat, záleží pouze na počtu operací. Nu a zde se dostáváme k tomu, oč v projektu jde. Ke každému číslu se snaží najít počet operací a zároveň potvrdit že jde takto rozebrat opravdu každé číslo.
  
  Jedná se o druhý nejziskovější projekt pro nasazení grafických karet v systému BOINC. V průměru zde lze získat s jednou Cimrmanovou ATI HD5870 až 150.000 kreditu. Při jeho dvou kartách je to denně okolo 300.000 kreditu jen na dvou grafických kartách.
  Projekt má také aplikaci pro výpočty na CPU. Cimrmanův CPU (bez zapojení grafických karet) by zde byl schopný odvádět výkon v průměru „pouze“ za 12.000 kreditu.
  
   
• MilkyWay - Projekt byl založen v Rensselaer Computer Science Department a zabývá se průzkumem a modelování vývoje naší Galaxie - Mléčné dráhy.
  
  Jde o nejziskovější projekt pro grafické karty vůbec. Každá z Cimrmanových HD5870 zde získává 212.000 kreditu denně, tedy celkem 424.000 při současných dvou těchto kartách. Jen pro porovnání, takový výkon ještě před třemi lety odvedl v systému BOINC ten nejlepší CPU za celý rok non-stop provozu s použitím uživatelem optimalizované aplikace na míru procesoru. Možnost nasazení takto výkonných grafických karet do distribuovaných výpočtů tak výrazně maže rozdíly ve statistikách mezi letitými počtáři a nováčky.
  Jen pro názornost Cimrmanův CPU zde při nasazení optimalizované aplikace je schopný odvádět výkon 15.000 kreditu denně.

Drtivá síla ATI

i Zdroj: PCTuning.cz

Těmito kartami je PC-Cimrman aktuálně osazen.

Jelikož jsou oba stroje on-line dostupné a řízené z vedení týmu, můžeme snadno porovnat výkon Cimrmanových ATI s kartami nVidia v PC-IQE. Na projektu GPUGRID odvádějí všechny 4 grafiky 295GTX 130.000 kreditu za den, tedy v průměru 42.500 na kartu. Přitom se jedná o nejlepší běžnou grafickou kartu tohoto výrobce a cenově dražší, než Cimrmanovy HD5870. Jedna Cimrmanova grafická karta tedy strčí i na méně výnosném projektu Collatz tento výkon do kapsy. Nejedná se o nijak přemrštěné ohodnocení, nýbrž u obou projektů o dobře optimalizovanou aplikaci a plné využití skutečného výkonu grafických karet.
Kde je zakopaný pes tak velkého rozdílu ve výkonu obou výrobců? V distribuovaných výpočtech prostřednictvím grafických karet se využívá pro fyzikální výpočty převážně double precision. A právě zde nVidia za svou konkurencí značně pokulhává, alespoň tedy starší generace G200. Jak to bude s Fermi uvidíme až časem..

i Zdroj: PCTuning.cz

Zdroj www.diit.cz

V herním světě tento rozdíl nemusí být až tak patrný, ale při plném využití výkonového potenciálu karet je tento rozdíl propastný. Je to ovšem na každém z počtářů distribuovaných projektů, co je pro ně prioritní, jelikož zatím jen hrstka projektů výpočty na grafických kartách podporuje. Kdo jde po maximálním zisku bodů a chce rychle stoupat ve statistikách počtářů, koupí si jednu grafickou kartu ATI a drtí letité statistiky výpočtů na CPU. Kdo chce širší možnost výběru projektů a tím i jistotu, že bude mít vždy co zpracovávat, koupí si nVidii a bude mu lhostejné, že nedosáhne na stejný bodový příděl jako u ATI. Velice znatelné je to při porovnání týmových počítačů CNT, kde Cimrman válcuje IQE v poměru 460.000 : 133.000 kreditu za den. Myšlenka sestavení PC-IQE je ovšem nade vší výkon a pomoc v dané oblasti biologie je pro lidi, kteří na něj přispěli, prioritní. Právě i proto se podařilo získat více finančních prostředků na PC-IQE a zkompletovat jej v krátkém čase, přičemž Cimrman na svou třetí grafickou kartu stále ještě čeká. Jakmile bude PC-Cimrman osazen třemi HD5870, vyhoupne se do čela statistik počítačů osazených grafickými kartami ATI, kde se o triumf bude ovšem prát s větším množstvím strojů. Čtyři dvouslotové karty do něj bohužel osadit nelze, v takovém případě by byl okamžitě jedničkou v celém systému BOINC.

V porovnání spotřeby vychází rovněž lépe grafické karty ATI. Oproti 200 W na kartu u 295GTX je spotřeba jedné HD5870 při plném zatížení 170 W na kartu. Je to v podstatě stejná spotřeba, jakou má přetaktovaný CPU Intel i7 920, kterým jsou osazeny oba týmové počítače CNT, ale výkonově jsou na tom bohužel CPU mnohem hůře. Když pomineme projekt AQUA, lze získat v průměru s tímto procesorem v systému BOINC ohodnocení okolo 7500 kreditů za den.

i Zdroj: PCTuning.cz

Pohled na mohutné chlazení Cimrmanova CPU. Bohužel velká hustota žeber brání lepšímu průtoku vzduchu, bez ohledu na sílu ventilátoru. Z toho jsme se při stavění PC-IQE poučili a rozdíl v teplotách je více než 10°C.

Můžete si to zkusit i sami

Ještě krátká poznámka pro čtenáře, kteří vhodnou grafickou kartu pro výpočty mají a chtěli by také přispět jejím výkonem v některém z projektů, nebo si jen otestovat vlastní výkon. Je potřeba si jen stáhnout poslední ovladače od výrobce grafické karty, dále pak program BOINC a připojit se do některého z podporovaných projektů, k jejich výběru vám asi nejlépe poslouží následující přehled ->>

Jsou dvě možnosti, jak na grafické kartě i CPU zpracovávat práci pro projekty distribuovaných výpočtů. Jak u CPU, tak i u grafických karet existuje volba počítání pouze v době, kdy je počítač zapnutý, ale vy na něm nic neděláte, nebo lze nastavit tak, aby výpočty probíhaly po celou dobu provozu. Jelikož u některých projektů a grafických karet výpočty na GPU zpomalovaly odezvu počítače, po instalaci jsou výpočty na grafické kartě při práci na počítači (nebo třeba hraní) zakázány. Toto lze ale v nastavení BOINC Managera snadno povolit a zpracovávat data z projektů po celou dobu provozu, volba je pouze na vás. Pro zvýšení odváděného výkonu doporučuji každopádně vypnout veškeré spořiče obrazovky a zapnout pouze funkci automatického vypnutí monitoru pří několikaminutové nečinnosti.

Kdo by chtěl podpořit samotný Czech National Team a přidat se tak k téměř 9000 jeho členům, není nic snazšího, než se na projektech, které počítáte k týmu připojit ->>
Vás to nic stát nebude a pomůžete tak ve zviditelnění naší republiky v této oblasti vědeckého pokroku. Zároveň tak získáte perfektní statistický přehled své činnosti na projektech a můžete se i zapojit do několika soutěží v rámci týmu. Můžete se připojit třeba i do minitýmu PCTuning.cz v rámci CNT, kterému se zatím výkonově moc nedaří. Tímto způsobem mohou i v rámci tohoto velkého týmu soupeřit skupiny počtářů, aniž by se tříštil výkon na mnoho malých týmů.