ซุปเปอร์คอมพิวเตอร์นั้นไม่เปลี่ยนแปลง แต่ก็แน่นหนา

รายการล่าสุดของซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่เร็วที่สุดในโลกไม่ได้เปลี่ยนแปลงอะไรมากนัก แต่การแสดง Supercomputing ประจำปี (SC14) มีการถกเถียงกันมากมายเกี่ยวกับระบบใหม่ในรายการรวมถึงการประกาศใช้คอมพิวเตอร์ประสิทธิภาพสูงหลายรายการเช่นตัวเร่งความเร็วใหม่จาก Intel และ nvidia

ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ Tianhe-2 ของจีนซึ่งใช้ซีพียู Intel Xeon และตัวเร่งความเร็ว Xeon Phi ยังคงอยู่ในอันดับแรกในรายการ Top500 ที่มีประสิทธิภาพสูงสุด 54.9 petaflops (quadrillions ของการดำเนินการจุดต่อวินาที) ในปีนี้ในความเป็นจริงระบบเก้าอันดับแรกนั้นเหมือนกันกับการเพิ่มขึ้นใหม่อันดับที่ 10 ซึ่งเป็นเครื่องระบบรัฐบาลของสหรัฐอเมริกาที่ไม่ระบุชื่อซึ่งเป็น Cray CS-Storm ซึ่งขับเคลื่อนโดยซีพียู Intel Xeon E5-2660 v2 และ Nvidia K40 GPUs Infiniband

ยิ่งไปกว่านั้นในรายการมี 78 ระบบใหม่แม้ว่านี่จะเป็นสถิติใหม่ต่ำ และโดยรวมแล้วดูเหมือนว่าเราจะเห็นการชะลอตัวของอัตราการเติบโตของกำลังรวมของระบบ 500

การจัดอันดับของระบบเหล่านี้ขึ้นอยู่กับเกณฑ์มาตรฐานของ LINPACK แม้ว่าจะมีความพยายามในการสร้างการวัดประสิทธิภาพใหม่ที่มุ่งเน้นการคำนวณประเภทต่างๆ ฉันพบว่ามันน่าสนใจที่ในสุนทรพจน์ในรายการ Horst Simon บรรณาธิการของ Top500 list กล่าวว่าแม้จะมีเป้าหมายในการเข้าถึงคอมพิวเตอร์ที่ยอดเยี่ยม -1 exaflops ต่อวินาที (ประมาณ 1, 000 petaflops) - ในปี 2020 เขาเชื่อว่ามันน่าจะเป็นไปได้ พาเราไปจนถึงปลายปี 2567 ส่วนหนึ่งเป็นเพราะเราต้องการเทคนิคการประหยัดพลังงานมากขึ้นเช่นซิลิคอนโฟโตนิกส์การรวม 3D และบรรจุภัณฑ์ - เพื่อรักษาพลังงานที่จำเป็นสำหรับระบบ exascale ลงไปถึง 20 เมกะวัตต์ นี่คือระบบที่ใหญ่

แม้จะไม่มีการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ที่ด้านบน แต่เราก็ได้ยินประกาศใหม่สองสามฉบับ - โดยเฉพาะอย่างยิ่งจาก Intel และ Nvidia ซึ่งสามารถชี้ทางไปสู่เครื่องจักรที่เร็วขึ้น

Nvidia ซึ่ง GPU และภาษาการเขียนโปรแกรม CUDA เริ่มเคลื่อนไหวไปยังตัวเร่งความเร็วและตัวประมวลผลร่วมในการประมวลผลประสิทธิภาพสูงทุกการแสดงพร้อมกับระบบจำนวนมาก ขณะนี้มีตัวเร่งความเร็ว K40 และในงานประกาศเปิดตัว Tesla K80 เวอร์ชั่นถัดไปซึ่งใช้วิธีดูอัลจีพียูในการเสนอสิ่งที่ บริษัท กล่าวว่ามีประสิทธิภาพที่สูงขึ้นเกือบสองเท่าและแบนด์วิดธ์หน่วยความจำของรุ่นก่อน

Nvidia กล่าวว่า K80 ให้บริการ CUDA 4, 992 คอร์และ RAM 24 เมกะไบต์และมีความจุสูงสุดที่ 2.91 teraflops ต่อบอร์ด เป็นที่น่าสนใจว่า K80 มีวางจำหน่ายแล้วและผู้ผลิตระบบหลายรายได้เสนอระบบกับบอร์ดแล้ว ตัวอย่างเช่น Dell แสดงเซิร์ฟเวอร์ PowerEdge C4130 ใหม่ซึ่งช่วยให้คุณสามารถติดตั้งบอร์ดเร่งความเร็ว Nvidia ได้มากถึงสี่ตัว (หรือตัวเร่งความเร็ว Intel Xeon Phi) ในเซิร์ฟเวอร์ 1U ด้วยรุ่น K80 ที่มี 7.2 teraflops สูงสุดในแต่ละกล่อง นั่นเป็นเพียงจำนวนพลังในการคำนวณที่บ้าคลั่ง (แม้ว่าจะใช้พลังงานมากและต้องการการระบายความร้อนจำนวนมาก)

ในขณะเดียวกัน Intel ประกาศว่าชิป Xeon Phi เวอร์ชั่นถัดไปซึ่งเป็นรุ่นที่เรียกว่า Knight's Landing ซึ่งระบบการค้าครั้งแรกควรเริ่มจัดส่งในปีหน้าขณะนี้มีลูกค้ามากกว่า 50 รายที่วางแผนจะใช้โปรเซสเซอร์รุ่นใหม่ของชิ้นส่วน Xeon Phi ทำหน้าที่เป็นตัวประมวลผลระบบ) ในซูเปอร์คอมพิวเตอร์ใหม่ ระบบจำนวนมากกำลังใช้การ์ดตัวประมวลผลร่วม PCIe ของผลิตภัณฑ์

ในบรรดาลูกค้าสำหรับ Knights Landing คือซูเปอร์คอมพิวเตอร์ตรีเอกานุภาพความร่วมมือระหว่าง Los Alamos และ Sandia National Laboratories และซูเปอร์คอมพิวเตอร์ Cori ประกาศโดยกระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกา (DOE) ศูนย์วิจัยวิทยาศาสตร์พลังงานแห่งชาติ (NERSC) Knight's Landing ควรให้ประสิทธิภาพประมาณ 3 teraflops และจะรวมเทคโนโลยี Omni-Path Fabric ของ Photonics ที่ใช้ซิลิคอนของ Intel ซึ่งทาง บริษัท กล่าวว่าจะให้ความเร็วสาย 100 Gbps และลดความล่าช้าของสวิตช์ผ้าได้ถึง 56 เปอร์เซ็นต์กว่าทางเลือกอื่นของ InfiniBand (โปรดทราบว่าผู้ให้บริการ InfiniBand กำลังพูดถึงเวอร์ชั่นใหม่ด้วย)

Intel กล่าวว่าการติดตามที่เรียกว่า Knight's Hill จะถูกสร้างขึ้นโดยใช้เทคโนโลยีการผลิต 10nm ของ Intel และใช้ผ้า Omni-Path รุ่นต่อไป มันจะติดตาม Knight's Landing แต่ไม่มีการเปิดเผยเวลาที่แน่นอน

เพื่อไม่ให้หลุดออกจากสมการนี้คือ AMD ซึ่งได้ประกาศและได้แสดงการ์ด CPU ตัวเดียวของ FirePro S9150 ซึ่งกล่าวว่าสามารถให้ประสิทธิภาพ 2.53 teraflops ระบบนี้ซึ่งตั้งโปรแกรมโดยใช้ OpenCL นั้นกำลังจัดส่งอยู่แล้ว

ในความเป็นจริงซูเปอร์คอมพิวเตอร์ตัวใหม่ที่เรียกว่า L-CSC จาก GSI Helmholtz Center ซึ่งใช้ GPU S9150 และ Intel Xeon 2690v2 ซีพียู 10 คอร์ 10 ซีพียูรุ่นใหม่ของรายการ Green500 ซึ่งแสดงรายการซุปเปอร์คอมพิวเตอร์ตามกำลังการผลิตต่อวัตต์ สิ่งนี้ถูกทำเครื่องหมายในครั้งแรกที่ระบบสามารถเกิน 5 gigaflops / watt (พันล้านการทำงานต่อวินาทีต่อวัตต์) หมายเหตุในรายการนั้นระบบที่สองคือ Suiren ซึ่งขับเคลื่อนโดย PEZY-SC ตัวเร่งหลายคอร์และซีออนซีออน; ในขณะที่คนอื่น ๆ ใน 10 อันดับแรกใช้ Nvidia Tesla GPUs แสดงช่วงของระบบดังกล่าว

มีตัวเลือกอื่น ๆ ที่ผิดปกติมากขึ้นเช่นกัน ไมครอนแสดงชิปออโตเมต้าซึ่งเป็นชิปวัตถุประสงค์พิเศษที่ออกแบบมาสำหรับการจับคู่รูปแบบเพื่อใช้ในสิ่งต่าง ๆ เช่นการรักษาความปลอดภัยเครือข่ายและการค้นหาจีโนม นี่คือการพัฒนาเป็นบอร์ด PCIe 3 ที่มี 32 ชิปและมีกำหนดจะเปิดตัวในไตรมาสแรกของปี 2015 เริ่มต้นในปริมาณต่ำ (บริษัท ยังอยู่เบื้องหลัง Hybrid Memory Cube สำหรับหน่วยความจำรุ่นต่อไปสำหรับระบบดังกล่าว) IBM มีหน่วยประมวลผล TrueNorth ซึ่งหวังว่าจะเป็นหนทางในการ NEC กำลังทำงานกับโปรเซสเซอร์เวกเตอร์รุ่น SX-ACE รุ่นต่อไปซึ่งระบุว่าโปรแกรมง่ายกว่า GPU และแน่นอนว่า ARM กำลังพยายามเข้าสู่ตลาดเซิร์ฟเวอร์ด้วยการใช้ X-Gene1 ของ Applied Micro ที่ใช้เป็นโปรเซสเซอร์ที่เชื่อมต่อกับการ์ดเร่งความเร็วต่างๆ

มีผู้ค้าจำนวนหนึ่งกำลังแสดงระบบใหม่ นอกเหนือจากระบบของ Dell ที่ฉันได้กล่าวถึงก่อนหน้านี้ Lenovo ได้แสดงระบบระบายความร้อนด้วยน้ำแบบคู่โดยใช้โปรเซสเซอร์ Intel Xeon E5-2798A ที่กำหนดเอง (ด้วย 16 คอร์ที่ทำงานได้ถึง 3.2GHz) ซึ่งกล่าวว่ามอบ 1.083 teraflops และได้มีการกล่าวว่าหน่วยประมวลผล Knights Landing Xeon Phi ในปีหน้าจะเปิดใช้งานระบบ "peta-cube" ที่ให้มากกว่าหนึ่ง petaflop ในชั้นวาง 42U สองมาตรฐาน

One Stop Servers แสดง High Accelerator Compute Accelerator ซึ่งใช้ PCIe Gen3 เพื่อสนับสนุนบอร์ดเร่งความเร็วสูงสูงสุด 16 บอร์ดจากเซิร์ฟเวอร์เดียวหรือหลายเซิร์ฟเวอร์โดย บริษัท บอกว่ามีเทราฟลอปมากถึง 89.6 teraflops โดยใช้บอร์ด Tesla K80 สิ่งนี้สามารถทำงานกับโปรเซสเซอร์ Power8 ของ IBM หัวเว่ยแสดงความพร้อมให้บริการในสหรัฐของ X6800 Data Center Server และเบลดเซิร์ฟเวอร์ FusionServer 9000 รุ่นที่ระบายความร้อนด้วยของเหลว

สำหรับการเชื่อมโยงระบบต่างๆเข้าด้วยกัน Obsidian Technologies ได้เปิดตัวโครงการ InfiniCortex ที่ออกแบบมาเพื่อใช้การเชื่อมต่อ 100 Gigabit InfiniBand ในระยะทางไกล บริษัท ประกาศการสนับสนุนจากหน่วยงานวิทยาศาสตร์เทคโนโลยีและการวิจัยของสิงคโปร์ (A * STAR) และเมลลาน็อกซ์แสดง 100 Gigabit Infiniband ทำงานได้ 100 เมตรผ่านเส้นใยและ 8 เมตรผ่านทองแดง

ในการสร้างซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ใหญ่ที่สุดโดยปกติแล้วองค์กรต่างๆจะหันไปหา บริษัท อย่าง IBM และ Cray เพื่อรวมระบบเข้าด้วยกัน การประกาศที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของ Cray ในรายการเป็นระบบมูลค่า 80 ล้านดอลลาร์ที่รู้จักกันในชื่อ Shaheen II ที่มหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี King Abdullah ในซาอุดิอาระเบียสำหรับ Cray XC40 รวมถึงอุปกรณ์วิเคราะห์กราฟ Urika-GD

และแน่นอนก่อนที่จะมีการแสดง DOE ให้รางวัลแก่ IBM (และผู้จำหน่ายชิ้นส่วน Nvidia และ Mellanox) สัญญาที่ยิ่งใหญ่สำหรับสิ่งที่จะเป็นซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ใหญ่ที่สุดสองแห่งในประเทศแต่ละแห่งมีมากกว่า 100 petaflops

หมายเหตุบรรณาธิการ: โพสต์นี้ได้รับการปรับปรุงเมื่อ 11/26 Tianhe-2 มีประสิทธิภาพสูงสุดที่ 54.9 petaflops ไม่ใช่ teraflops