Ar alternatyvios architektūros valdys superkompiuterį?

Pastaraisiais metais matėme keletą įdomių naujų efektyvaus našumo skaičiavimo metodų, ypač norėdami paspartinti tam tikrus skaičiavimus, pereiti nuo tradicinių didžiųjų procesorių ir prie x86 procesorių grupių su greitintuvais ar koprocesoriais. Išėjus iš praėjusios savaitės superkompiuterių laidos, mes pamatėme, kad „Intel“ stengiasi integruoti savo Xeon Phi procesorių su tradiciniu Xeon serverio procesoriumi, kad būtų lengviau programuoti; „Nvidia“ pristato naują savo „Tesla GPU“ greitintuvo versiją; „Micron“ palaiko labai skirtingą procesorių, skirtą dar labiau specializuotam skaičiavimui. Ir visa tai vyko tuo metu, kai greitintuvai ir papildomi procesoriai pradeda dominuoti greičiausių pasaulio kompiuterių „500 geriausiųjų sąraše“, todėl kai kurie ekspertai pasiūlė, kad esami etalonai suteiktų per didelę reikšmę šiems procesoriams.

„Nvidia“ norėjo paminėti savo sėkmę naudodama „Tesla“ greitintuvo plokštes, dideles GPU grupes, prijungtas prie pagrindinių „Intel“ arba AMD procesorių. Tokie lustai naudojami daugybėje įvairių sistemų, įskaitant „Titan“ sistemą „Oak Ridge“ nacionalinėje laboratorijoje ir naują „Piz Daint“ sistemą Šveicarijos nacionaliniame superkompiuterių skaičiavimo centre. Dar įdomiau, kad „Tesla“ plokštės patenka į 10 geriausių sistemų, pateiktų naujausiame „Green 500“ pasaulyje efektyviausių energijos vartojimo superkompiuterių sąraše. Visose šiose sistemose taip pat naudojami „Intel Xeons“, išskyrus „AMD Opteron“ pagrindu sukurtą „Titan“, kuris yra antra greičiausia sistema pasaulyje „Top 500“, tačiau „Green 500“ sąraše užima daug mažesnę vietą.

Be to, „Nvidia“ paskelbė partnerystę su IBM siūlydama savo „Tesla“ greitintuvus sistemose, pagrįstose „IBM Power“ architektūra. IBM ilgą laiką garsino savo serijinį našumą, o jos „BlueGene / Q“ sistema, pagrįsta galios procesoriais, „Sequoia“ sistemą valdo Lawrence Livermore nacionalinėje laboratorijoje ir „Mira“ sistemą Argonne nacionalinėje laboratorijoje. Jei „IBM“ ir „Nvidia“ bendradarbiaus, ateityje turėtų atsirasti įdomių sistemų.

Parodoje bendrovė paskelbė savo „Tesla K40“, naujos kartos GPU greitintuvo plokštę. Bendrovė teigė, kad ji siūlys 1, 4 teraflopo dvigubo tikslumo, 12 GB atminties (288 GBps pralaidumo) ir „GPU Boost“ funkciją, leidžiančią tam tikrose situacijose veikti greitesniu laikrodžio greičiu. Tai atnaujinimas iš esamos „Tesla K20“ serijos, naudojant tą patį pagrindinį GPU dizainą, pagamintą naudojant 28 nm technologiją.

Kitos iniciatyvos apima būdus, kaip palengvinti GPU programavimą, įskaitant „CUDA 6“, kuri dabar palaiko vieningą atmintį, leidžiančią kūrėjams priartėti prie atminties kaip vieno telkinio, nors CPU ir GPU atmintis išlieka atskira. Bendrovė taip pat palaiko „OpenACC“ - standartinę kompiliatoriaus direktyvų kolekciją, kurioje nurodoma sistemai, kurias programos dalis (parašytas C / C ++ ir Fortran) galima atsisiųsti iš procesoriaus į greitintuvą, kad padidėtų našumas.

„Intel“ požiūris, kurį jis vadina savo daugelio integruotų branduolių (MIC) architektūra, yra labai skirtingas. Jis sujungia keletą mažų x86 šerdžių į vieną mikroschemą, vadinamą Xeon Phi. Pastaruosius kelerius metus „Intel“ aiškino, kad visi x86 modeliai palengvina programavimą, nors aišku, kad kūrėjai vis tiek turi nukreipti architektūrą tiesiai. Dabartinė „Xeon Phi“ versija, vadinama „Knights Corner“, skirta naudoti kaip greitintuvas kartu su tradiciškesnėmis „Xeon E“ serverio mikroschemomis, ją naudoja įvairios aukščiausios sistemos, įskaitant Kinijos „Tianhe-2“ (šiuo metu greičiausia sistema). pasaulyje) ir „Stampede“ sistemą Pažangaus skaičiavimo centre Teksaso universitete.

Parodoje „Intel“ paskelbė naują versiją, pavadintą „Knights Landing“, kuri taip pat veiks kaip atskiras CPU, kuris gali tilpti į standartinę stovo architektūrą ir tiesiogiai valdyti operacinę sistemą, nereikalaujant pagrindinio procesoriaus (pvz., „Xeon E“). Tai gali būti gana svarbu plečiant „Xeon Phi“ patrauklumą, ypač darbo vietų rinkoje. Tai vėlgi yra sukurta tam, kad programinės įrangos kūrėjams būtų lengviau žiūrėti į jį kaip į vieną centrinį procesorių. „Knights Landing“ bus prieinamas tiek kaip atskiras procesorius, tiek kaip „PCI Express“ plokštė, tinkanti prie esamų sistemų kaip „Knights Corner“ atnaujinimas.

„Knights Landing“ taip pat yra kitų reikšmingų pakeitimų, įskaitant „beveik atminties“ pridėjimą prie DRAM, kuris siūlomas pakete su CPU ir todėl gali suteikti daug didesnį pralaidumą nei tradicinė DDR atmintis, kurią riboja greitis. autobusas. (Taip pat vis greičiau, bet beveik ne tiek.) Tai nėra pirmas žingsnis šia linkme; „IBM“ daugelį metų rėmėsi įterptuoju DRAM savo „Power“ architektūroje, o pati „Intel“ įdėjo įterptą DRAM grafikai savo „Haswell Core“ šeimos versijose „Iris Pro“. Vis dėlto manau, kad ateinančiais metais pamatysime daug daugiau pastangų šia linkme.

Tuo tarpu vienas įdomiausių naujų būdų yra „Micron“, kuris paskelbė apie naują greitintuvą, vadinamą automatiniu procesoriumi, skirtą daugiausia spręsti sudėtingas nestruktūruotų duomenų problemas.

„Micron“ tai apibūdino kaip siūlantį audinį, kurį sudaro dešimtys tūkstančių iki milijonų perdirbimo elementų, sujungtų tam tikroms užduotims spręsti. Bendrovė, kuri yra viena didžiausių DRAM ir NAND atminties kūrėjų, sako, kad ji panaudos atminties apdorojimą, kad išspręstų sudėtingas skaičiavimo problemas tokiose srityse kaip tinklo saugumas, bioinformatika, vaizdų apdorojimas ir analizė. Iš pradžių „Micron“ paskirs automatinį procesorių PCI-Express plokštėje, kad su juo dirbtų kūrėjai, tačiau bendrovė planuoja parduoti procesorius standartiniuose atminties moduliuose, žinomuose kaip DIMM, arba kaip atskirus įterptųjų sistemų lustus. Kai kuriais būdais tai skamba panašiai kaip lauke programuojamos vartų masyvai (FPGA), kurie yra pritaikyti tam tikroms programoms, susijusioms su modelių derinimu, spręsti.

Bendrovė teigė, kad bendradarbiauja su „Georgia Tech“, Misūrio universitetu ir Virdžinijos universitetu kuriant naujas automatų programas. Nors įmonė nepaskelbė galutinių produktų datos, planuojama, kad programinės įrangos kūrimo rinkinys pasirodys kitais metais kartu su modeliavimo priemonėmis.

Automatos skamba kaip nebaigtas darbas ir tikriausiai dar per anksti žinoti, kokios plačios yra programos, tačiau tai įdomus požiūris.

Apskritai, mes matome didelio našumo skaičiavimo raidą. Ne per daug metų greičiausių kompiuterių dažniausiai buvo tik daugybė standartinių serverių procesorių. Iš tikrųjų „IBM Blue Gene“ sistemos ir „Sparc“ pagrindu sukurtos sistemos (tokios kaip K kompiuteris RIKEN išplėstiniame skaičiavimo institute Japonijoje, kuriame naudojami „Fujitsu Sparc“ procesoriai) vis dar užima didelę rinkos dalį, įskaitant penkias iš 10 greičiausių. sistemų pasaulyje. Tačiau pastaraisiais metais postūmis kilo prie bendro procesoriaus, nes sistemos, naudojančios „Tesla“ ir visai neseniai „Xeon Phi“ greitintuvus, sudarė daugiau naujesnių sistemų. Tobulėjant toms sistemoms, kuriant naujas partnerystes, tobulinant programinę įrangą ir įgyvendinant kai kuriuos naujus metodus, superkompiuterių rinka ateityje gali labai skirtis.