USA prezentuje pierwszy na świecie komputer eksaskalowy

Stany Zjednoczone przedstawiły w tym tygodniu światu pierwszy na świecie komputer eksaskalowy — Frontier — „napędzany” przez chipy AMD. Frontier znajduje się w Oak Ridge National Laboratory. Obecnie prowadzi na liście Top500 z wynikiem 1,1 eksaflopa, co czyni go pierwszym systemem, który przełamał barierę eksaskalową. Według ekspertów z Top500, jak i Green500, sprzęt zmniejszył zużycie energii ponad dwukrotnie w porównaniu do innego narzędzia, zajmującego drugie miejsce w zestawieniu Top500 w zakresie energooszczędności.

System Frontier znalazł się również na szczycie listy Green500, uzyskując wydajność 62,68 gigaflopów na wat, z pojedynczej obudowy, pełnych zoptymalizowanych procesorów AMD Epyc trzeciej generacji i akceleratorów AMD Instinct. Efektywność obliczeniowa o mieszanej precyzji osiągnęła 6,86 eksaflopa, co zmierzono w teście: „High-Performance Linpack-Accelerator Introspection” (HPL-AI). Od 1993 roku Top500 wymienia najpotężniejsze systemy komputerowe na świecie. Lista jest opracowywana przez ekspertów w dziedzinie obliczeń o wysokiej wydajności (HPC), naukowców, producentów i społeczność internetową. Zestawienia Top500 i Green500 pokazują rosnące preferencje dla układów AMD. W spisie Top500, AMD znajduje się już w 94 systemach, co stanowi wzrost o 95% rok do roku. Akceleratory AMD Instinct MI200 zadebiutowały na liście Top500 w siedmiu.

„Innowacje i zapewnianie większej wydajności i efektywności superkomputerom ma kluczowe znaczenie dla sprostania najbardziej złożonym wyzwaniom świata” — powiedział w oświadczeniu prasowym Forrest Norrod, starszy wiceprezes Data Center Solutions Group w AMD. „Procesory Epyc i akceleratory AMD Instinct nadal przesuwają granice w HPC, zapewniając wydajność niezbędną do postępu odkryć naukowych”. Rosnące zastosowania HPC obejmują materiałoznawstwo, kwestie energetyczne i bezpieczeństwo narodowe. Wiodąca fabryka chipów Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., która wyprodukowała układy scalone AMD używane w systemie Frontier, oznajmiła, że ​​HPC na początku tego roku stało się największym segmentem jej działalności.

Centrum w Oak Ridge jest jednym z wielu, w tym komercyjnych firm, takich jak Google, które szerzej wykorzystują technologie HPC. „Współpraca z AMD miała dla nas kluczowe znaczenie, aby zapewnić, że wdrażamy wiodącą na świecie platformę informatyczną” — powiedział Bronson Messer, dyrektor ds. nauki w Oak Ridge Leadership Computing Facility. Od momentu założenia w maju 1992 roku, obiekt w Oak Ridge w stanie Tennessee opracowuje superkomputery dla społeczności naukowej w imieniu Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych (DOE), który obejmuje aplikacje m.in. w zakresie symulacji broni jądrowej. Naukowcy wykorzystali systemy Oak Ridge również do rozwiązywania problemów w dziedzinach odnoszących się do biologii, zaawansowanych materiałów, klimatu i fizyki jądrowej. Od lat narody na całym świecie ścigają się, aby uruchomić pierwszy na świecie komputer eksaskalowy.

Według niezweryfikowanych raportów chińskie Narodowe Centrum Superkomputerowe w Wuxi mogło po raz pierwszy przełamać barierę eksaskalową w marcu 2021 roku w swoim systemie Sunway Oceanlite, pracującym na chipach firmy Phytium. Chiny wykorzystały swoje superkomputery oparte na Phytium do zaprojektowania pierwszych na świecie pocisków hipersonicznych, których wprowadzenie jeden z amerykańskich generałów przyrównał do momentu umieszczenia Sputnika na orbicie. Miesiąc po upublicznieniu raportu, w kwietniu ubiegłego roku, USA umieściło chipy Phytium na liście z zakazem eksportu do Państwa Środka, aby uniemożliwić Chińczykom korzystanie z amerykańskiej technologii.



Doszło również do globalnego wyścigu o opracowanie pierwszych na świecie komputerów kwantowych, które obiecują rozwiązać problemy przekraczające możliwości maszyn eksaskalowych. Jednakże to zagadnienie znacząco wykracza poza ramy tego artykułu.

Testy HPL–AI

Test porównawczy HPL-AI używany do oceniania Oak Ridge Frontier podkreśla zbieżność obciążeń HPC i AI. Podczas gdy tradycyjne systemy HPC koncentrowały się na modelach symulacyjnych dla fizyki, chemii i biologii, takowe wymagają zazwyczaj 64-bitowej dokładności. Niedawno metody uczenia maszynowego, stojące za algorytmami sztucznej inteligencji, osiągają pożądane wyniki w 32-bitowych, a nawet niższych formatach zmiennoprzecinkowych. To zmniejszone zapotrzebowanie na precyzję wzbudziło zainteresowanie platformami sprzętowymi, które zapewniają nowy poziom wydajności i oszczędność energii.

Droga do obliczeń eksaskalowych nie była łatwa. W 2013 roku Departament Energii USA planował mieć do 2020 roku takowy system zaprojektowany przez Cray'a przy użyciu procesorów Intela. W 2017 r. Intel poinformował jednakże, że komputer Aurora zostanie opóźniony do co najmniej 2021 roku. W październiku 2020 r. Departament Energii zakomunikował ponownie o wydłużeniu się terminu.

HPC w chmurze przyspiesza kluczowe aplikacje badawcze i obciążenia biznesowe. Najnowsze maszyny wirtualne Google Cloud C2D (VM) korzystają z procesorów Epyc. Rimac, innowator w dziedzinie elektrycznych supersamochodów, niedawno wdrożył maszyny wirtualne napędzane procesorami Epyc z technologią AMD 3D V-Cache, aby zwiększyć wydajność i skalowalność symulacji elektrycznych pojazdów. W Europie superkomputer LUMI firmy CSC zajmuje trzecie miejsce na liście Top500 z wydajnością 152 petaflopów i trzecie w zestawieniu Green500 z efektywnością energetyczną 51,63 gigaflopów na wat. System Adastra w GENCI–CINES jest dziesiąty w Top500 i czwarty w Green500. „LUMI, jeden ze światowej klasy superkomputerów EuroHPC i wiodących platform dla sztucznej inteligencji, został zbudowany z myślą o zrównoważonym środowisku i wydajności” — komentuje Pekka Manninen, dyrektor LUMI Leadership Computing Facility, CSC. „Procesory AMD Epyc i akceleratory AMD Instinct pozwalają nam osiągnąć nasze najbardziej ambitne cele badań naukowych, jednocześnie spełniając i przekraczając rygorystyczne założenia klimatyczne UE”. AMD pomaga organizacjom rządowym i klientom prywatnym we wdrażaniu klastrów obliczeniowych różnej wielkości w odmiennych obszarach badawczych, w tym w produkcji, naukach przyrodniczych, usługach finansowych, badaniach klimatu i innych.

Źródło: https://www.eetimes.com/u-s-announces-worlds-first-exascale-computer/