Chúng tôi nhận được hai siêu máy tính mới lớn

Chính phủ Mỹ hôm nay đã đặt cược lớn rằng các siêu máy tính nhanh hơn sẽ giúp giải quyết một số vấn đề lớn nhất trong khoa học, với kế hoạch xây dựng hai siêu máy tính khổng lồ, mỗi siêu máy tính sẽ nhanh hơn nhiều lần so với các máy nhanh nhất hiện nay.

Điều này bao gồm $ 325 triệu cho việc xây dựng các siêu máy tính mới, bao gồm một cỗ máy mới có tên là Hội nghị thượng đỉnh tại Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge (ORNL) và một cái khác gọi là Sierra tại Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Livermore (LLNL), cũng như 100 triệu đô la cho nghiên cứu và phát triển cực đoan quy mô công nghệ siêu máy tính trong một chương trình có tên FastForward2. Hội nghị thượng đỉnh dự kiến ​​sẽ cung cấp 150 đến 300 petaflop / giây (bốn triệu phép tính điểm nổi mỗi giây) và Sierra hơn 100 petaflop / giây so với petaflop / s đỉnh cao nhất của máy nhanh nhất hiện nay (Tianhe-2) hướng tới "điện toán exascale."

Để đặt điều này trong viễn cảnh, tổng sức mạnh tính toán của các hệ thống Top500 tính đến vài tháng trước là 274 petaflop / s (một danh sách Top500 mới sẽ xuất hiện vào tuần tới kết hợp với chương trình SuperComputing 14). Cả hai hệ thống sẽ được IBM xây dựng và sẽ dựa trên CPU kiến ​​trúc IBM Power, GPU Nvidia Tesla và các kết nối Mellanox.

Tom Rosamilla, Phó chủ tịch cấp cao của Tập đoàn Hệ thống & Công nghệ IBM, đã mô tả các hệ thống này bằng cách sử dụng một "kiến trúc trung tâm dữ liệu" mới được thiết kế để loại bỏ chuyển động dữ liệu càng nhiều càng tốt, bằng cách đặt dữ liệu gần hơn với máy tính. IBM cho biết điều này được thiết kế để cung cấp các mô hình, mô phỏng, ứng dụng và phân tích hàng đầu, hiệu quả về chi phí trên Big Data và tận dụng sáng kiến ​​OpenPower (trong đó Nvidia và Mellanox là thành viên).

Là một phần của điều này, nó sẽ sử dụng GPU Nvidia Tesla dựa trên kiến ​​trúc Volta sắp ra mắt của nó (dự kiến ​​ra mắt vào năm 2017, theo kiến ​​trúc Pascal vào năm 2016) và công nghệ NVLink của công ty để kết nối giữa tất cả các bộ xử lý trong một nút máy chủ. Sumit Gupta, Tổng Giám đốc Tesla GPU Tăng tốc tính toán cho Nvidia, đã mô tả NVLink là "kết nối tốc độ cao đầu tiên cho GPU", cho phép giao tiếp điểm giữa GPU và GPU khác, cũng như giữa GPU và GPU CPU nguồn. (Thế hệ đầu tiên của NVLink là vào năm 2016; các hệ thống mới sẽ sử dụng thế hệ thứ hai.) Các nút trong các hệ thống sẽ được kết nối bằng cách sử dụng kết nối InfiniBand thế hệ tiếp theo của Mellanox EDR 100 Gb / s.

IBM cho biết mỗi hệ thống sẽ có hiệu suất cao nhất "vượt quá 100 petaflop", cân bằng với hơn năm petabyte bộ nhớ động và flash và sẽ có khả năng di chuyển dữ liệu tới bộ xử lý với tốc độ hơn 17 petabyte mỗi giây (mà công ty cho biết tương đương với việc di chuyển hơn 100 tỷ ảnh mỗi giây).

Jeffrey Nichols, phó giám đốc phòng thí nghiệm của Khoa học máy tính và tính toán của ORNL, đã mô tả kiến ​​trúc này là "một số nút nhỏ hơn với dung lượng bộ nhớ chia sẻ lớn hơn nhiều" và nói rằng nên cho phép các nhà phát triển tối ưu hóa và chạy hiệu quả hơn các tải song song hiện đang chạy trên ORNL Hệ thống Titan. ORNL cho biết hệ thống Hội nghị thượng đỉnh của họ sẽ bao gồm hơn 3400 nút với mỗi nút bao gồm nhiều bộ xử lý IBM Power 9 và nhiều GPU Nvidia Volta, với hơn 512 GB DDR4 và bộ nhớ băng thông cao (trong thiết kế mạch lạc, do đó, nó có thể hoạt động với tất cả CPU và GPU) cùng với 800 GB RAM không biến đổi, mang lại hiệu suất cao hơn 40 teraflop. Nó sẽ có hệ thống GPFS Storage Server với băng thông I / O 1TB / s và dung lượng ổ đĩa 120 PB. Điều này cuối cùng sẽ thay thế hệ thống Titan hiện tại của ORNL, là hệ thống Cray dựa trên bộ xử lý AMD Opteron và CPU Nvidia Kepler, có khả năng 27 petaflop / s, với Nichols nói rằng Summit sẽ cung cấp hiệu suất của Titan gấp 5 đến 10 lần. Hội nghị thượng đỉnh dự kiến ​​sẽ được giao trong năm 2017 và có sẵn cho người dùng vào năm 2018.

Các ứng dụng mục tiêu cho hệ thống Hội nghị thượng đỉnh bao gồm khoa học đốt (cố gắng tăng hiệu suất của động cơ đốt lên 25-50%), khoa học thay đổi khí hậu, lưu trữ năng lượng và năng lượng hạt nhân. Nichols nói Hội nghị thượng đỉnh nên cho phép ORNL "mở rộng tầm nhìn" về khoa học họ đang làm tại các phòng thí nghiệm.

Hệ thống LLNL, được gọi là Sierra, được nhắm mục tiêu vào chương trình Mô phỏng và tính toán nâng cao (ASC) của Cơ quan an ninh hạt nhân quốc gia (NNSA), được thiết kế chủ yếu trong đánh giá và khoa học vũ khí. Theo Mike McCoy, Giám đốc Chương trình ASC của LLNL, siêu máy tính cho phép phòng thí nghiệm thực hiện mô phỏng trên kho dự trữ hạt nhân của đất nước mà không phải quay lại thử nghiệm hạt nhân. Ông cho biết mã mô phỏng vũ khí 3D của phòng thí nghiệm là "một trong những ứng dụng phức tạp nhất trên hành tinh". Ông lưu ý rằng đây không phải là trường hợp chính phủ mua một hệ thống sẵn có mà là "đồng thiết kế" nơi các lập trình viên và nhà thiết kế hệ thống làm việc cùng nhau trên kiến ​​trúc.

Cả hai hệ thống, là một phần của chương trình của Bộ Năng lượng được gọi là Cộng tác của Oak Ridge, Argonne và phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Livermore (CORAL), nhằm mục đích đẩy nhanh sự phát triển của điện toán hiệu năng cao. IBM cho biết lập trình cho các hệ thống như vậy có thể bắt đầu ngay hôm nay, nhưng các hệ thống sẽ không được cài đặt cho đến năm 2017 hoặc 2018. Là một phần của chương trình CORAL, Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne cũng sẽ nhận được siêu máy tính mới nhưng chưa công bố.

Nhìn chung, Nichols cho biết ông xem Hội nghị thượng đỉnh và Sierra là "những bước đầu tiến tới exascale" và cho biết ông đang mong đợi các hệ thống tương lai trên cùng một con đường kiến ​​trúc và hy vọng sự hợp tác lâu dài với các nhà cung cấp. Khoảng năm năm sau khi Hội nghị thượng đỉnh được giao, ông nói, ông hy vọng sẽ có một máy tính exascale.

Ngoài ra, hôm nay AMD tuyên bố họ đã nhận được 32 triệu đô la trong hai giải thưởng DOE, như một phần của dự án FastForward2, để nghiên cứu kiến ​​trúc nút exascale dựa trên các đơn vị xử lý tăng tốc dựa trên Kiến trúc hệ thống không đồng nhất (HSA) của nó và để giúp thiết kế một công cụ mới tiêu chuẩn cho các giao diện bộ nhớ trong tương lai. DOE cho biết AMD, Cray, IBM, Intel và Nvidia sẽ dẫn đầu các dự án FastForward2. (Intel và Cray không liên quan đến các siêu máy tính được công bố ngày hôm nay nhưng tiếp tục là những người chơi lớn trong không gian, vì vậy sẽ rất thú vị để xem liệu họ có tham gia vào kế hoạch của Argonne hay không.)