Obținem două noi supercomputere masive

Guvernul american a făcut astăzi un mare pariu că supercomputerele mai rapide vor ajuta la rezolvarea unora dintre cele mai mari probleme din știință, cu planuri de a construi două supercomputere uriașe, fiecare dintre acestea fiind de mai multe ori mai rapid decât mașinile cele mai rapide de astăzi.

Aceasta include 325 de milioane de dolari pentru construcția noilor supercomputere, inclusiv o nouă mașină numită Summit la Oak Ridge National Laboratories (ORNL) și o alta numită Sierra la Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), precum și 100 de milioane de dolari pentru cercetare și dezvoltare la extrem tehnologia de supercomputare la scară într-un program numit FastForward2. Summit-ul este de așteptat să furnizeze 150 până la 300 de petaflop de vârf (cvadrilaje de calcule în punct flotant pe secundă), iar Sierra peste 100 de petaflop / s în comparație cu 54, 9 petaflop de vârf al mașinii celei mai rapide de azi (Tianhe-2) pe drum spre „calculul exascal”.

Pentru a pune acest aspect în perspectivă, puterea totală de calcul a sistemelor Top500 în urmă cu câteva luni a fost de 274 petaflop / s (o nouă listă Top500 va apărea săptămâna viitoare împreună cu spectacolul SuperComputing 14). Ambele sisteme vor fi construite de IBM și se vor baza pe procesoarele de arhitectură IBM Power, GPU-urile Nvidia Tesla și interconectările Mellanox.

Tom Rosamilla, vicepreședinte senior al IBM Systems & Technology Group, a descris sistemele ca folosind o nouă „arhitectură centrată pe date” concepută pentru a elimina cât mai mult posibil mișcarea datelor, punând datele mai aproape de calcul. IBM spune că acest lucru este conceput pentru a furniza modele, simulări, aplicații și analitice de ultimă generație, rentabile și analize pe Big Data și profită de inițiativa OpenPower (din care sunt membri Nvidia și Mellanox).

Ca parte a acestui lucru, va folosi GPU Nvidia Tesla bazată pe viitoarea arhitectură Volta (care urmează să fie realizată în 2017, în urma arhitecturii Pascal scăzută în 2016) și tehnologia NVLink a companiei pentru conexiuni între toate procesoarele dintr-un singur nod server. Sumit Gupta, directorul general al Tesla GPU Accelerated Computing pentru Nvidia, a descris NVLink drept „prima interconectare de mare viteză pentru GPU”, permițând comunicări punct la punct între un GPU și un alt GPU, precum și între GPU și CPU de alimentare. (Prima generație de NVLink urmează să fie în 2016; noile sisteme vor folosi a doua generație.) Nodurile din sisteme vor fi conectate folosind următoarea generație de interconectare InfiniBand Mellanox EDR 100 Gb / s.

IBM a spus că fiecare sistem va avea o performanță maximă „mai bine de 100 petaflops”, echilibrat cu mai mult de cinci petabytes de memorie dinamică și flash, și va fi capabil să mute datele la procesor la mai mult de 17 petabytes pe secundă (pe care compania spune că echivalează cu mutarea a peste 100 de miliarde de fotografii pe secundă).

Jeffrey Nichols, director de laborator asociat pentru calculatoare și științe computationale ORNL, a descris arhitectura drept „un număr mai mic de noduri cu amprentă de memorie partajată mult mai mare” și a spus că ar trebui să permită dezvoltatorilor să optimizeze și să ruleze mai eficient sarcinile paralele care rulează în prezent pe ORNL. Sistemul Titan. ORNL spune că sistemul său Summit va include peste 3400 de noduri cu fiecare nod, incluzând mai multe procesoare IBM Power 9 și mai multe GPU Nvidia Volta, cu mai mult de 512 GB de DDR4 și o memorie de lățime de bandă mare (într-un design coerent, deci poate funcționa cu toate CPU și GPU) împreună cu 800 GB RAM nevolatilă, oferind peste 40 de teraflop de performanță maximă. Acesta va avea un sistem GPFS Storage Server cu lățime de bandă I / O de 1 TB / s și capacitate de disc de 120 PB. În cele din urmă, acest lucru ar trebui să înlocuiască actualul sistem Titan ORNL, care este un sistem Cray bazat pe procesoare AMD Opteron și procesoare Nvidia Kepler, capabile de 27 de petaflop / s, cu Nichols spunând că Summit-ul ar trebui să furnizeze de 5 până la 10 ori mai mult decât performanțele Titan. Summit-ul va fi livrat în 2017 și disponibil pentru utilizatori în 2018.

Aplicațiile țintă pentru sistemul Summit includ știința despre combustie (care încearcă să crească eficiența motoarelor cu combustie cu 25-50 la sută), știința schimbărilor climatice, stocarea energiei și energia nucleară. Nichols a spus că Summit-ul ar trebui să permită ORNL să „extindă orizonturile” științelor pe care le fac la laboratoare.

Sistemul LLNL, numit Sierra, este vizat programului Advanced Simulation and Computing (NCSA) Advanced Nuclear Security Administration (NNSA), conceput mai ales la știința și evaluarea armelor. Potrivit lui Mike McCoy, directorul programului ASC al LLNL, supercomputerul permite laboratorului să facă simulări pe stocul nuclear al țării, fără a mai trebui să revină la testarea nucleară. El a spus că codul de simulare al armelor 3D al laboratorului a fost „una dintre cele mai complicate aplicații de pe planetă”. El a menționat că acesta nu este un caz în care guvernul cumpără un sistem off-the-raft, ci mai degrabă un „co-design” în care programatorii și designerii de sistem lucrează împreună la arhitectură.

Ambele sisteme, care fac parte dintr-un program al Departamentului Energiei, cunoscut sub numele de Colaborarea laboratoarelor naționale Oak Ridge, Argonne și Lawrence Livermore (CORAL), au ca scop accelerarea dezvoltării de calcul performant. IBM spune că programarea pentru astfel de sisteme poate începe astăzi, dar sistemele nu vor fi instalate până în 2017 sau 2018. Ca parte a programului CORAL, Argonne National Lab va primi și noi supercomputing, dar nu l-a anunțat încă.

În general, Nichols a spus că a văzut Summit-ul și Sierra ca „pași timpurii spre exascale” și a spus că așteaptă cu nerăbdare sistemele viitoare de-a lungul aceleiași căi arhitecturale și sperând la o colaborare îndelungată cu furnizorii. Dupa aproximativ cinci ani de la livrarea Summit-ului, el a spus ca ar spera sa aiba un computer exascal.

De asemenea, astăzi AMD a anunțat că a primit 32 de milioane de dolari în două premii DOE, ca parte a proiectului FastForward2, pentru a cerceta arhitectura de noduri exascale bazată pe unitățile sale de procesare accelerată bazate pe Heterogeneous Architecture Architecture (HSA) și pentru a ajuta la proiectarea unui nou standard pentru interfețele de memorie viitoare. DOE a declarat că AMD, Cray, IBM, Intel și Nvidia vor conduce proiectele FastForward2. (Intel și Cray nu sunt implicați cu supercomputerele anunțate astăzi, dar continuă să fie jucători mari în spațiu, așa că va fi interesant de văzut dacă sunt implicați în planurile lui Argonne.)