Портал создан при поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям.

Cуперкомпьютер: довести до кипения, чтобы охладить

По материалам Пятого национального суперкомпьютерного форума (НСКФ-2016).

Все привыкли, что персональные компьютеры охлаждают воздухом. В случае суперкомпьютера, потребляющего мегаватты энергии, охлаждение воздухом слишком энергозатратно. Поэтому инженеры разрабатывают системы охлаждения, работающие на других принципах. В частности, используется погружение вычислительных блоков в охлаждающую непроводящую жидкость (см. «Наука и жизнь» № 1, 2015 г., статья «Суперкомпьютеры — в массы!»). Это даёт возможность увеличить коэффициент теплоотдачи при контакте с хладагентом. Однако такая иммерсионная система требует охлаждения циркулирующей в компьютерном блоке жидкости, для чего приходится использовать радиаторы с высокоразвитой поверхностью. Такие внешние блоки занимают много места.

Оригинальное решение проблемы предложил Институт программных систем РАН> (ИПС РАН, г. Переславль-Залесский), где разрабатывают систему охлаждения, использующую фазовый переход охлаждающей жидкости в пар. Коэффициент теплоотдачи от охлаждаемых электронных систем к хладагенту (кипящему при температуре около 50оС) увеличивается примерно в 4,4 раза по сравнению с теплоотдачей к некипящей жидкости. Кипение жидкости происходит непосредственно на охлаждаемых микросхемах. Радиаторы при этом не требуются, благодаря чему размеры суперкомпьютерного комплекса могут быть существенно уменьшены. Понятно, что подобные вычислительные блоки должны быть герметизированы. Каждый такой герметизированный блок состоит из двух секций — кипятильника и конденсатора. В нижней секции расположены вычислительные устройства, погружённые в кипящую жидкость, а трубчатый конденсатор располагается в верхней секции. Подвод электропитания и передача информационных сигналов осуществляются через герметизированный разъём. Коммуникации могут быть реализованы через Wi-Fi. При этом системы стабилизации температуры хладагента не требуется.

Вычислительные блоки можно размещать в снегу или в водоёме (с температурой не выше 27оС) — озере, пруду, море и даже в колодце. По расчётам, блок размером с десятилитровую канистру для бензина может отдавать 4 кВт тепла. Поскольку герметизированные блоки ремонтировать нельзя, надёжность их работы обеспечивается использованием нескольких идентичных вычислительных систем, одна из которых — резервная. Она тестирует остальные и при обнаружении сбоя становится на место отказавшей системы, переводя её в режим «лечения». Если «лечение» не дало результатов, пользователь получает сигнал об ухудшении надёжности блока. Несколько герметизированных вычислительных блоков можно объединить, что повышает как вычислительные возможности, так и надёжность.

Обеспечим библиотеки России научными изданиями!

Сейчас в ИПС РАН работают над проблемой так называемого плёночного кипения. При подобном кипении вместо пузырьков вокруг охлаждаемого устройства образуется плёнка из пара, что уменьшает теплоотдачу и дополнительно разогревает процессор.

Купить PDF
Журнал добавлен в корзину.
Оформить заказ


Случайная статья


Другие статьи из рубрики «БНТИ (Бюро научно - технической информации)»