เราได้ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่สองตัวใหม่

รัฐบาลสหรัฐอเมริกาในวันนี้ได้ทำการพนันครั้งยิ่งใหญ่ที่ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่เร็วขึ้นจะช่วยแก้ปัญหาที่ใหญ่ที่สุดในด้านวิทยาศาสตร์โดยมีแผนที่จะสร้างซูเปอร์คอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่สองแห่งซึ่งแต่ละอันจะเร็วกว่าเครื่องที่เร็วที่สุดในปัจจุบันหลายเท่า

สิ่งนี้รวมถึง $ 325 ล้านสำหรับการก่อสร้างซูเปอร์คอมพิวเตอร์ใหม่รวมถึงเครื่องจักรใหม่ที่เรียกว่า Summit at Oak Ridge National Laboratories (ORNL) และอีกสิ่งหนึ่งที่เรียกว่า Sierra at Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) เช่นเดียวกับ $ 100 ล้านสำหรับการวิจัยและพัฒนา เทคโนโลยีการคำนวณขนาดซูเปอร์คอมพิวเตอร์ในโปรแกรมที่เรียกว่า FastForward2 การประชุมสุดยอดคาดว่าจะส่งมอบสูงสุด 150 ถึง 300 petaflop / s (quadrillions ของการคำนวณจุดลอยตัวต่อวินาที) และ Sierra มากกว่า 100 petaflop / s เมื่อเทียบกับ 54.9 peak petaflop / s ของเครื่องจักรที่เร็วที่สุดในปัจจุบัน (the Tianhe-2) บนท้องถนน ไปยัง "การคำนวณแบบ exascale"

เพื่อให้เห็นภาพรวมพลังการคำนวณทั้งหมดของระบบ Top500 เมื่อไม่กี่เดือนที่ผ่านมาคือ 274 petaflop / s (รายการ Top500 ใหม่จะออกมาในสัปดาห์หน้าพร้อมกับ SuperComputing 14 รายการ) ทั้งสองระบบจะถูกสร้างโดย IBM และจะใช้ CPU ของสถาปัตยกรรม IBM Power, Nvidia Tesla GPUs และการเชื่อมต่อระหว่าง Mellanox

Tom Rosamilla รองประธานอาวุโสของ IBM Systems & Technology Group อธิบายถึงระบบโดยใช้ "data centric architecture" ใหม่ที่ออกแบบมาเพื่อกำจัดการเคลื่อนย้ายข้อมูลให้มากที่สุดโดยวางข้อมูลไว้ใกล้กับคอมพิวเตอร์มากขึ้น IBM กล่าวว่าสิ่งนี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อมอบความเป็นผู้นำการสร้างแบบจำลองที่คุ้มค่าการจำลองการใช้งานและการวิเคราะห์บน Big Data และใช้ประโยชน์จากความคิดริเริ่ม OpenPower (ซึ่ง Nvidia และ Mellanox เป็นสมาชิก)

ในส่วนนี้จะใช้ Nvidia Tesla GPU ตามสถาปัตยกรรม Volta ที่กำลังจะมาถึง (ซึ่งจะครบกำหนดในปี 2560 ตามด้วยสถาปัตยกรรม Pascal เนื่องจากในปี 2559) และเทคโนโลยี NVLink ของ บริษัท สำหรับการเชื่อมต่อระหว่างโปรเซสเซอร์ทั้งหมดในโหนดเซิร์ฟเวอร์เดียว Sumit Gupta ผู้จัดการทั่วไปของ Tesla GPU Accelerated Computing สำหรับ Nvidia อธิบาย NVLink ว่าเป็น "การเชื่อมต่อระหว่างกันความเร็วสูงครั้งแรกสำหรับ GPU" ที่อนุญาตการสื่อสารแบบจุดต่อจุดระหว่าง GPU และ GPU อื่นรวมถึงระหว่าง GPU และ ซีพียูพลัง (รุ่นแรกของ NVLink จะครบกำหนดในปี 2016 ระบบใหม่จะใช้รุ่นที่สอง) โหนดภายในระบบจะเชื่อมต่อโดยใช้ Mellanox EDR 100 Gb / s InfiniBand เชื่อมต่อระหว่างกัน

IBM กล่าวว่าแต่ละระบบจะมีประสิทธิภาพสูงสุด "ดีเกินกว่า 100 petaflops" มีความสมดุลกับหน่วยความจำแบบไดนามิกและหน่วยความจำแฟลชแบบไดนามิกมากกว่าห้าเพตาไบต์และจะสามารถเคลื่อนย้ายข้อมูลไปยังหน่วยประมวลผลได้มากกว่า 17 เพตาไบต์ต่อวินาที บริษัท บอกว่าเทียบเท่ากับการย้ายมากกว่า 100 พันล้านภาพต่อวินาที)

Jeffrey Nichols ผู้อำนวยการห้องปฏิบัติการสำหรับการคำนวณและวิทยาศาสตร์การคำนวณของ ORNL อธิบายสถาปัตยกรรมว่า "โหนดจำนวนน้อยที่มีขนาดใหญ่กว่าหน่วยความจำที่ใช้ร่วมกันมาก" และกล่าวว่าควรอนุญาตให้นักพัฒนาเพิ่มประสิทธิภาพและทำงานโหลดขนานในปัจจุบันของ ORNL ระบบไททัน ORNL กล่าวว่าระบบ Summit จะรวมโหนดมากกว่า 3400 โหนดในแต่ละโหนดรวมถึงโปรเซสเซอร์ IBM Power 9 หลายตัวและ Nvidia Volta GPU หลายตัวพร้อมด้วย DDR4 512 GB มากกว่าและหน่วยความจำแบนด์วิดท์สูง (ในการออกแบบที่สอดคล้องกันดังนั้นจึงสามารถทำงานกับทุก ซีพียูและ GPU) พร้อมกับ RAM Nonvolatile 800 GB มอบประสิทธิภาพสูงสุด 40 เทราฟลอป มันจะมีระบบ GPFS Storage Server ที่มีแบนด์วิดธ์ ITB 1TB / s และความจุดิสก์ 120 PB สิ่งนี้ควรแทนที่ระบบ Titan ปัจจุบันของ ORNL ซึ่งเป็นระบบ Cray ซึ่งใช้โปรเซสเซอร์ AMD Opteron และ Nvidia Kepler CPUs ซึ่งมีความสามารถ 27 petaflop / s โดย Nichols บอกว่า Summit ควรให้ประสิทธิภาพของ Titan 5 ถึง 10 เท่า การประชุมสุดยอดมีกำหนดที่จะจัดส่งในปี 2560 และพร้อมให้บริการสำหรับผู้ใช้ในปี 2018

แอปพลิเคชันเป้าหมายสำหรับระบบการประชุมสุดยอด ได้แก่ วิทยาศาสตร์การเผาไหม้ (พยายามเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องยนต์สันดาป 25-50 เปอร์เซ็นต์) วิทยาศาสตร์การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศการเก็บพลังงานและพลังงานนิวเคลียร์ ปักกิ่งกล่าวว่าการประชุมสุดยอดควรอนุญาตให้ ORNL "ขยายขอบเขตของวิทยาศาสตร์" ที่พวกเขาทำในห้องทดลอง

ระบบ LLNL เรียกว่าเซียร่ามีเป้าหมายที่โปรแกรมการจำลองและการคำนวณขั้นสูง (NNSA) การบริหารความปลอดภัยนิวเคลียร์แห่งชาติ (ASC) ออกแบบมาสำหรับวิทยาศาสตร์อาวุธและการประเมินผลเป็นส่วนใหญ่ ตามที่ Mike McCoy ผู้อำนวยการโครงการ ASC ของ LLNL ซูเปอร์คอมพิวเตอร์อนุญาตให้ห้องปฏิบัติการทำการจำลองเกี่ยวกับคลังสินค้านิวเคลียร์ของประเทศโดยไม่ต้องกลับไปทดสอบนิวเคลียร์ เขากล่าวว่ารหัสจำลองอาวุธ 3 มิติของห้องปฏิบัติการคือ "หนึ่งในแอพพลิเคชั่นที่ซับซ้อนที่สุดในโลก" เขาตั้งข้อสังเกตว่านี่ไม่ใช่กรณีของรัฐบาลที่ซื้อระบบ off-the-shelf แต่เป็น "การออกแบบร่วม" ซึ่งโปรแกรมเมอร์และนักออกแบบระบบทำงานร่วมกันในสถาปัตยกรรม

ทั้งสองระบบซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโครงการพลังงานของกระทรวงพลังงานที่รู้จักกันในชื่อห้องทำงานร่วมกันของ Oak Ridge, Argonne และห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Lawrence Livermore (CORAL) มุ่งเน้นที่การเร่งการพัฒนาคอมพิวเตอร์ประสิทธิภาพสูง IBM กล่าวว่าการเขียนโปรแกรมสำหรับระบบดังกล่าวสามารถเริ่มต้นได้ในวันนี้ แต่ระบบจะไม่สามารถติดตั้งได้จนถึงปี 2017 หรือ 2018 ในฐานะที่เป็นส่วนหนึ่งของโปรแกรม CORAL Argonne National Lab ก็จะได้รับซูเปอร์คอมพิวเตอร์ใหม่ แต่ยังไม่ได้ประกาศ

โดยรวมแล้ว Nichols บอกว่าเขามองว่า Summit และ Sierra เป็น "ก้าวแรกสู่การ exascale" และกล่าวว่าเขากำลังตั้งตารอระบบอนาคตในเส้นทางสถาปัตยกรรมเดียวกันและหวังว่าจะได้รับความร่วมมือระยะยาวกับผู้ขาย ประมาณห้าปีหลังจากการส่งมอบซัมมิทเขากล่าวว่าเขาหวังว่าจะมีคอมพิวเตอร์ที่น่าทึ่ง

นอกจากนี้ในวันนี้เอเอ็มดีประกาศว่าได้รับรางวัล 32 ล้านเหรียญสหรัฐในรางวัล DOE สองรางวัลซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโครงการ FastForward2 เพื่อทำการวิจัยสถาปัตยกรรมโหนดที่น่าประหลาดใจโดยอาศัยสถาปัตยกรรมระบบประมวลผลแบบเร่งความเร็ว (HSA) ที่เป็นนวัตกรรมใหม่ มาตรฐานสำหรับอินเตอร์เฟสหน่วยความจำในอนาคต DOE กล่าวว่า AMD, Cray, IBM, Intel และ Nvidia จะเป็นผู้นำโครงการ FastForward2 (Intel และ Cray ไม่ได้เกี่ยวข้องกับซุปเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ประกาศในวันนี้ แต่ยังคงเป็นผู้เล่นรายใหญ่ในอวกาศดังนั้นจึงน่าสนใจที่จะดูว่าพวกเขามีส่วนร่วมในแผนของ Argonne หรือไม่)