Superdatoru 15: lielākas izmaiņas pie horizonta

Apskatot paziņojumus un pagājušā mēneša Supercomputing 15 (SC15) konferences norisi Austinā, šķiet, ka, lai arī augstas veiktspējas skaitļošana var nedaudz pasliktināties, tas ir tirgus, kas gatavs dažām lielām izmaiņām gadā līdz nāc.

Ja paskatās uz top500 saraksta līderiem, kas ir divas reizes gadā pasaules ātrāko datoru saraksti, līderis sesto reizi pēc kārtas ir Tianhe-2 - superdators, kuru uzbūvējusi Ķīnas Nacionālā aizsardzības tehnoloģijas universitāte. Saskaņā ar top500 sarakstu šī mašīna nodrošina 33, 86 petaflop / s (kvadriljoni aprēķinu sekundē) ilgstošu sniegumu Linpack etalonā un 54, 9 petaflop / s teorētiskās maksimālās veiktspējas. Tas ir balstīts uz Intel Xeon un Xeon Phi procesoriem.

Otro vietu turpina iegūt Titan, Cray XK7 sistēma, kuras pamatā ir AMD Opteron CPU un Nvidia K20x GPU, kas uzstādīti DOE Oak Ridge Nacionālajā laboratorijā plkst. 17.59 ilgstošas ​​darbības petaflop / s par Linpack etalonu.

Divas jaunas mašīnas saplaisāja top 10. Trīsvienības dators Lawrence Livermore Nacionālajā laboratorijā (LLNL) ir sestais ar 8, 1 petaflop / s, bet Hazel-Hen sistēma Vācijas Höchstleistungsrechenzentrum Stuttgart (HLRS) nonāca astotajā vietā ar 5, 6 petaflop / s. Abas ir Cray XC mašīnas, kuru pamatā ir Intel Xeon procesori ar Auna savienojumu.

Lielākas izmaiņas notiek tālāk sarakstā, it īpaši ar lielu Ķīnas sistēmu skaita pieaugumu, kas pieauga līdz 109, salīdzinot ar tikai 37 iepriekšējā sarakstā. Daļēji tas, šķiet, ir saistīts ar vairākām ķīniešu sistēmām, kuras izmanto etalonus un iesniedz rezultātus sarakstam. Rezultātā ASV sistēmu skaits samazinājās no 231 līdz 200, kas ir mazākais skaits kopš saraksta izveidošanas 1993. gadā; un Eiropas sistēmu skaits samazinājās no 141 līdz 108.

Viena liela tendence ir to sistēmu skaita palielināšanās, kurās izmanto paātrinātājus vai kopprocesorus, un pašreizējā sarakstā to skaits palielinājās līdz 104 sistēmām, salīdzinot ar 90 jūlijā. Lielākajā daļā šo sistēmu tiek izmantoti Nvidia Tesla GPU, kam seko Intel Xeon Phi kopētāji, dažās no tām izmantojot kombināciju. Nvidia norādīja, ka tas bija 70 no šīm sistēmām, ieskaitot 23 no 24 jaunajām sistēmām sarakstā.

Izstādē Nvidia uzsvēra paātrinātāju pieaugumu un jo īpaši tagad pieejamo lietojumprogrammu skaitu, kas optimizēts firmas CUDA arhitektūrai. Uzņēmums saka, ka 90 procenti no top 10 augstas veiktspējas skaitļošanas lietojumprogrammām un 70 procenti no top 50 ir paātrināti. Viens intriģējošs pielietojums ir sistēmām, kurās darbojas laika apstākļu simulācijas - galvenā lietojumprogramma augstas veiktspējas skaitļošanai, jo laika prognozes sagatavo visu veidu valdības. Kerija jau iepriekš bija norādījusi uz šādu paātrinātāju izmantošanu Šveices meteoroloģijas birojā (MeteoSwiss) un ir runājusi par to, kā tā strādā ar pētniekiem Šveicē, pārrakstot daudzus savus pieteikumus. Tagad Nvidia norāda uz paātrinātāju izmantošanu Nacionālajā okeāna un atmosfēras pārvaldē (NOAA) arī dažām laika prognozēm.

Starp citām lietojumprogrammām tiek izmantoti arī naftas un gāzes lietojumi, piemēram, 3D ģeofizika, lai modelētu rezervuāru, kā arī finanšu pakalpojumi, piemēram, riska novērtēšana. Šādas lietojumprogrammas reti veido visātrākās sistēmas pasaulē, bet ir norāde, ka augstas veiktspējas skaitļošana arvien plašāku lomu izmanto vairākās korporatīvās lietojumprogrammās. Krejs ir runājis par vienmērīgu virzību uz lielāku un detalizētāku modeļu vadīšanu visās zinātnes un inženierzinātņu disciplīnās un tradicionālās darba slodzes apvienošanu ar analītiku.

Mani interesēja arī Linux fonda paziņojums par jauniem centieniem ar nosaukumu OpenHPC, kas izstrādāti, lai HPC pasaulē izveidotu atvērtākus standartus. Tā ir interesanta ideja, un šķiet, ka tā piesakās daudz lielo dalībnieku.

Darbos ir virkne jaunu sistēmu. IBM būvē jaunu mašīnu ar nosaukumu Summit Oak Ridge National Laboratories (ORNL) un citu ar nosaukumu Sierra Lawrence Livermore Nacionālajā laboratorijā (LLNL), un tās abas balstās uz IBM Power arhitektūras CPU, Nvidia Tesla GPU un Mellanox savienojumiem. Paredzams, ka samits nodrošinās 150 līdz 300 maksimālo petaflop / s un Sierra virs 100 petaflop / s.

Turklāt Intel un Cray būvē jaunu mašīnu ar nosaukumu Aurora, kuras pamatā ir gaidāmie Knights Hill Intel Xeon Phi procesori The Argonne Leadership Computing Facility (daļa no Argonne National Labs), kuras mērķis ir 150 petaflopi 2018. gadā. Visi šie ir daļa no Enerģētikas departamenta programmas, kas pazīstama kā Oak Ridge, Argonne un Lawrence Livermore nacionālo laboratoriju (CORAL) sadarbība, kuras mērķis ir paātrināt augstas veiktspējas skaitļošanas attīstību un jo īpaši projektu FastForward 2.

Tomēr mums vēl ir tāls ceļš ejams, lai virzītos uz "lielo skaitļošanu".

Pa to laiku bija vairāki procesora paziņojumi, kas varētu cerēt uz nākotni. Nvidia īpaši virzīja superdatoru izmantošanu hiperskalu tīmekļa lietojumprogrammās, īpaši mašīnmācībā. Tā paziņoja par dažiem nedaudz zemāka līmeņa produktiem: Tesla M40 tāfele ar 3072 CUDA serdeņiem, kas, pēc tās teiktā, bija spējīga darboties līdz 7 vienas precizitātes teraflopiem / s, kuru mērķis galvenokārt bija “dziļas mācības” apmācība, un M4, zemākas jaudas plāksne ar 1024 kodoliem un 2, 2 vienas precizitātes teraflop / s, ko var izmantot dziļu mācību secinājumiem, kā arī tādām lietām kā attēlu un video apstrāde. Turklāt uzņēmums paziņoja par jaunu "hiperskalu komplektu" ar lietojumprogrammām, kas paredzētas lielākajām skaitļošanas vietnēm. Abu jauno aparatūras produktu pamatā ir 28nm procesu tehnoloģija un uzņēmuma Maxwell arhitektūra.

Uzņēmums ir paziņojis par divām nākamajām arhitektūrām, kas pazīstamas kā Pascal, kuru termiņš būs nākamais gads, un Volta, kas tai sekos. Intel koncentrējās uz to, kā HPC ietekmē zinātni, un mani ieintriģēja tā apraksts par to, kā tas izmanto savu superdatoru - kas šobrīd ir ieņemts 99 sarakstā 500 labāko sarakstā -, lai palīdzētu veidot savus procesorus. Konkrēti, uzņēmums paziņoja, ka tas patērē miljonu CPU stundu tikai fotomasku noformēšanai nākamās paaudzes procesoriem.

Liela daļa Intel aktivitātes bija vērsta uz Knights Landing - nākamo tā Xeon Phi mikroshēmas versiju, kuru var izmantot kā paātrinātāju, bet arī palaišanu; un tā Omni-Path audums. Lai gan Intel tagad saka, ka vispārējā pieejamība būs 2016. gada pirmajā pusē, dažiem klientiem ir agrīna pieeja Knights Landing. Pašlaik Krejs testē lielu Knights Landing sistēmu, gatavojoties nākamā gada piegādāt jaunu superdatoru ar nosaukumu Cori Nacionālajam enerģijas pētījumu zinātniskās skaitļošanas centram (NERSC) un Los Alamos Nacionālajai laboratorijai un Sandijas Nacionālajai laboratorijai. Bull, Francijas sistēmu integratora Atos vienība, ir arī saņēmis Knights Landing agrīnās versijas, lai sagatavotos Tera 1000 sistēmai, kuru tā veido Francijas Alternatīvo enerģiju un Atomenerģijas komisijai. Argonne Leadership Computing Facility strādā pie sistēmas ar nosaukumu Theta, kuras piegādes termiņš būs nākamais gads, un Sandia National Laboratories sadarbojas ar Penguin Computing, lai uzlabotu vairākas sistēmas, kurās tiek izmantotas Xeon Phi līdzprocesoru agrākās paaudzes.

Intel jau iepriekš ir teicis, ka būs trīs dažādas Knights Landing versijas: bāzes līnijas resursdators (kurš var patstāvīgi startēt), resursdatora procesors ar integrētu Omni-Path audumu un PCIe paātrinātāja karte. Pati mikroshēma sastāvēs no 36 plāksnēm, katrā ar diviem CPU kodoliem (kopā 72 kodoliem), četrām vektora apstrādes vienībām (pa divām katrai serdei), 1 MB koplietotās L2 kešatmiņas un kešatmiņas līdzeklim saskaņotības uzturēšanai; un Intel ir teicis, ka tam vajadzētu būt apmēram trīs reizes lielākam par Knights Corner centrālā procesora skalāro veiktspēju ar 3 teraflop / s dubultu precizitāti un 6 teraflop / s vienreizējas precizitātes maksimālo veiktspēju. Tas arī izmanto jaunu atmiņas sistēmu ar nosaukumu MCDRAM, kas ir paketes atmiņa ar vairāk nekā trīs reizes lielāku pieejamo joslas platumu, salīdzinot ar izeju uz DDR4, kas, šķiet, ir Hibrīda atmiņas kuba arhitektūras variants, par kuru Intel un Micron ir runājuši par to. Izstādē Kreijam bija prototipa sistēma, kurā attēlota ieslēdzama Knights Landing, un vairāki citi pārdevēji demonstrēja Knights Landing izstrādātas sistēmas. Šī Xeon Phi versija, iespējams, sekos versijai ar nosaukumu Knights Hill, kas tiks veidota uz gaidāmo 10nm procesu.

Turklāt Fujitsu mazliet vairāk runāja par savu Flagship 2020 projektu, kura pamatā ir jauna mikroshēma, kas pazīstama kā FX100 ar 32 kodoliem. Paredzams, ka tas aptuveni četrkāršosies ar peldošā komata veiktspēju salīdzinājumā ar pašreizējo FX10, un tāpat kā Knights Landing, Fujitsu FX100 izmantos arī hibrīda atmiņas kuba arhitektūras versiju. Turklāt NEC ir projekta kods ar nosaukumu Aurora (nav saistīts ar CORAL projektu), pamatojoties uz SX-ACE mikroshēmas turpinājumu, bet ar lielāku atmiņas joslas platumu. Tas ir paredzēts 2017. gadam.