מחשבת על 15: שינויים גדולים יותר באופק

כשאני מסתכל על ההכרזות וההליכים של ועידת Supercomputing 15 (SC15) בחודש שעבר באוסטין, נראה כי בעוד שמחשוב בעל ביצועים גבוהים עשוי להימשך מעט הפוגה, זהו שוק המתוכנן לכמה שינויים גדולים במהלך השנה לבוא.

אם אתה מסתכל על המנהיגים ברשימת top500, הרישום פעמיים שנתי של המחשבים המהירים בעולם, המוביל בפעם השישית ברציפות הוא Tianhe-2, מחשב-על שנבנה על ידי האוניברסיטה הלאומית לביטחון בסין בטכנולוגיה. על פי רשימת top500, מכונה זו מספקת 33.86 פטרופלופות / שניות (ריבועי חישובים לשנייה) של ביצועים ממושכים במדד Linpack ו -54.9 פטרופלופס / ים של ביצועים שיא תיאורטי. זה מבוסס על מעבדי אינטל Xeon ו- Xeon Phi.

במקום השני ממשיכים להגיע לטיטאן, מערכת Cray XK7 המבוססת על מעבדי AMD Opteron ו- Nvidia K20x GPUs המותקנים במעבדה הלאומית Oak Ridge של DOE, בשעה 17.59 פטרופ / ים של ביצועים מתמשכים במדד Linpack.

שתי מכונות חדשות פיצחו את המעלה 10. מחשב טריניטי במעבדה הלאומית לורנס ליברמור (LLNL) הוא במקום השישי עם 8.1 פטרופלופס / ים, ואילו מערכת האזל-חן במכללת שטוטגרט (HLCHstleistungsrechenzentrum Stuttgart) הגרמנית הגיעה במקום השמיני עם 5.6 פטרופלופס / ים. שתיהן מכונות Cray XC, המבוססות על מעבדי Intel Xeon עם חיבורי הטלה.

שינויים גדולים יותר מתרחשים בהמשך הרשימה, במיוחד עם עלייה גדולה במספר המערכות הסיניות, שגדלו ל -109 לעומת 37 בלבד ברשימה הקודמת. בחלקו, נראה שמקורו במערכות סיניות רבות יותר המריצות את אמות המידה ומגישות תוצאות לרשימה. כתוצאה מכך, מספר המערכות האמריקניות צנח מ- 231 ל -200, שזה המספר הנמוך ביותר מאז שהחלה הרשימה בשנת 1993; ומספר המערכות האירופיות צנח מ -141 ל -108.

מגמה אחת גדולה היא עלייה במספר המערכות המשתמשות במאיצים או במעבדי מעבדה, שעלו ל 104 מערכות ברשימה הנוכחית, לעומת 90 ביולי. מרבית המערכות הללו משתמשות ב- GPUs של Nvidia Tesla, ואחריהן מעבדי Xeon Phi של אינטל, כאשר מעטים משתמשים בשילוב. Nvidia ציין כי זה היה ב 70 מתוך המערכות הללו, כולל 23 מתוך 24 המערכות החדשות ברשימה.

בתערוכה, Nvidia הדגישה את צמיחתם של מאיצים, ובמיוחד את מספר היישומים הזמינים כעת מיטוב עבור ארכיטקטורת CUDA של החברה. בחברה אומרים כי 90 אחוזים מעשרת יישומי המחשוב בעלי ביצועים גבוהים ו -70 אחוז מבין 50 המובילים המואצים כעת. שימוש מסקרן אחד הוא למערכות המפעילות הדמיות מזג אוויר, יישום מרכזי למחשוב בעל ביצועים גבוהים, שכן תחזיות מזג האוויר מיוצרות על ידי כל מיני ממשלות. קריי הצביע קודם לכן על שימוש במאיצים כאלה במשרד המטאורולוגיה השוויצרי (MeteoSwiss) ודיבר על איך הוא עובד עם חוקרים בשוויץ על שכתוב רבים מהיישומים שלה. Nvidia מצביע כעת על השימוש במאיץ על ידי המינהל הלאומי לאוקיאנוס והאטמוספירה (NOAA) גם לחלק מהתחזית מזג האוויר.

בין יישומים אחרים, Cray הושיט נפט וגז ליישומים, כמו שימוש בגיאופיזיקה תלת מימדית כדי לדמות מאגר, כמו גם שירותים פיננסיים, כמו הערכת סיכונים. לעתים רחוקות יישומים כאלה מהווים את המערכות המהירות בעולם, אך הם מהווים אינדיקציה לכך שמחשוב בעל ביצועים גבוהים לוקח תפקיד רחב יותר ביישומים ארגוניים יותר. קריי דיבר על התקדמות קבועה להפעלת מודלים גדולים ומפורטים יותר בכל תחומי המדע וההנדסה, ושילוב עומסי עבודה מסורתיים עם אנליטיקה.

התעניינתי גם בהכרזה של קרן לינוקס על מאמץ חדש בשם OpenHPC, שנועד ליצור סטנדרטים פתוחים יותר בעולם HPC. זה רעיון מעניין, וכזה שנראה שיש הרבה מהשחקנים הגדולים שנחתמים עליו.

יש מספר מערכות חדשות בעבודות. יבמ בונה מכונה חדשה בשם Summit במעבדות הלאומיות של אוק רידג '(ORNL) ועוד מכונה בשם סיירה במעבדה הלאומית של לורנס ליברמור (LLNL), שתיהן מבוססות על מעבדי אדריכלות כוח של יבמ, GPUs של Nvidia Tesla ומקשרים בין מלאנוקס. הפסגה צפויה לספק בין 150 ל -300 פטיפלופ / ים שיא, וסיירה מעל 100 פטרופ / ש.

בנוסף, אינטל וקריי בונות מכונה חדשה בשם אורורה, המבוססת על מעבדי האביר Xeon Phi של Knights Hill הקרובים עבור מתקן המחשוב Leadonnehip Leadership (חלק מהמעבדות הלאומיות של Argonne), שמטרתה 150 פטרופים ב 2018. כל אלה הם חלק מתכנית מחלקת האנרגיה הידועה בשם שיתוף פעולה של מעבדות לאומיות של ריד רידג ', ארגון ולורנס ליברמור (CORAL), שמטרתה להאיץ את פיתוח המחשוב בעל ביצועים גבוהים, ובמיוחד את פרויקט FastForward 2.

ובכל זאת, עדיין יש לנו דרך ארוכה בדרך לכיוון "מחשוב מופלא".

בינתיים היו כמה הודעות מעבד שיכולות לבשר טוב לעתיד. Nvidia בפרט דחפה את השימוש במחשבי-על ליישומי-רשת בקנה מידה גבוה במיוחד, במיוחד למידת מכונות. היא הודיעה על כמה מוצרים במעט קצה התחתון: לוח טסלה M40 עם ליבות 3072 CUDA, שלדבריו היה מסוגל לבצע עד 7 טרפלופ / ים עם דיוק יחיד, שמטרתו בעיקר הכשרה "למידה עמוקה", ו- M4, לוח חשמל נמוך יותר עם 1024 ליבות ו -2.2 טרפלופל / s-דיוק יחיד, אשר ניתן להשתמש בהם לצורך הפרעות למידה עמוקה כמו גם דברים כמו עיבוד תמונה ווידאו. בנוסף, החברה הודיעה על "חבילת היפר-קנה מידה" חדשה עם אפליקציות שמכוונות לאתרי המחשוב הגדולים ביותר. שני מוצרי החומרה החדשים מבוססים על טכנולוגיית תהליכים 28nm ואדריכלות מקסוול של החברה.

החברה הודיעה על שני אדריכלות עוקבות, המכונות פסקל, שתגיע לשנה הבאה, ואת וולטה שתבוא אחריה. אינטל התמקדה באופן שבו HPC משפיעה על המדע, וסקרנתי מהתיאור שלה כיצד היא משתמשת במחשב העל שלה - המדורג כיום 99 ברשימת 500 המובילים - כדי לעזור לעצב מעבדים משלה. בפרט אמרה החברה כי היא משתמשת במיליון שעות מעבד רק כדי לעצב את הפוטומסקסים עבור מעבדי הדור הבא.

חלק גדול מהפעילות של אינטל התמקדה ב- Knights Landing, הגרסה הבאה של שבב ה- Xeon Phi שלה, שיכול לשמש כמאיץ אך גם לאתחל; ובד האומני-נתיב שלו. אף כי כעת טוענת אינטל שהזמינות הכללית תהיה במחצית הראשונה של 2016, ללקוחות מעטים יש גישה מוקדמת ל- Knights Landing. נכון לעכשיו, קריי בודק מערכת נחתת אבירים גדולה לקראת מסירת מחשב-על חדש בשם קורי למרכז המחשוב הלאומי לחקר מדע מדעי (NERSC) ולמעבדה הלאומית לוס אלמוס והמעבדות הלאומיות של סנדיה בשנה הבאה. בול, יחידה של שילוב המערכות הצרפתי אטוס, קיבלה גם גרסאות מוקדמות של אבירי נחיתה כדי להתכונן למערכת Tera 1000 שהיא בונה עבור הוועדה הצרפתית לאנרגיות אלטרנטיביות ולנציבות האנרגיה האטומית. מתקן מחשוב למנהיגות ארגונה עובד על מערכת בשם תטא, שתגיע למסירה בשנה הבאה, ומעבדות סנדיה הלאומית עובדות עם מחשוב פינגווין כדי לשדרג כמה מערכות המשתמשות בדורות קודמים של מעבדי Xeon Phi.

אינטל אמרה בעבר כי יהיו שלוש גרסאות שונות של Knights Landing: מעבד מארח קו בסיס (המסוגל לאתחול עצמי), מעבד מארח עם בד משולב Omni-Path וכרטיס מאיץ PCIe. השבב עצמו יכלול 36 אריחים שבכל אחד מהם שתי ליבות מעבד (בסך הכל 72 ליבות), ארבע יחידות עיבוד וקטוריות (שתיים לליבה), 1MB מטמון L2 משותף, וסוכן מטמון לשמירה על קוהרנטיות; ואינטל אמרה שהיא צריכה לספק פי שלושה מהביצועים הסקלריים של מעבד ה- Knights Corner, עם 3 דיוק כפול של טרה-פלופ / ש 'וביצועי שיא של דיוק יחיד של טרה-פלופ / ש. הוא משתמש גם במערכת זיכרון חדשה הנקראת MCDRAM, זיכרון על חבילה עם מעל פי 3 רוחב הפס הזמין בהשוואה ליציאה ל- DDR4 שנראה שהיא גרסא בארכיטקטורת ה- Cube Hybrid כי אינטל ומיקרון דיברו על כך. בתערוכה הייתה לקריי מערכת אב-טיפוס הכוללת נחיתת אבירים ניתנת לאתחול, ומספר ספקים אחרים הציגו מערכות שתוכננו עבור אבירי נחיתה. גרסה זו של Xeon Phi אמורה להיות אחריה גרסה בשם Knights Hill, אשר עתידה להיבנות בתהליך הקרוב של 10nm.

בנוסף, פוג'יטסו דיבר קצת יותר על פרויקט Flagship 2020 שלה, המבוסס על שבב חדש המכונה FX100 עם 32 ליבות. זה צפוי להכפיל בערך את ביצועי הנקודות הצפות על פני ה- FX10 הנוכחי, ובדומה לנחיתה של אבירים, גם ה- FX100 של פוג'יטסו ישתמש בגרסה של ארכיטקטורת קוביית הזיכרון ההיברידית. בנוסף, ל- NEC יש פרויקט ששמו קוד אורורה (שאינו קשור לפרויקט CORAL), המבוסס על מעקב אחר שבב SX-ACE אך עם רוחב פס זיכרון גדול יותר. זה ממוקד לשנת 2017.