Intel: Εξοπλίζει νέο υπερυπολογιστή

Ένα σύστημα που αντλεί ισχύ από χιλιάδες επεξεργαστές και συνεπεξεργαστές Intel ανακοινώθηκε ως ο ταχύτερος υπερυπολογιστής παγκοσμίως στην 41η έκδοση της λίστας των 500 κορυφαίων υπερυπολογιστών.
Το σύστημα, γνωστό ως «Milky Way 2» περιλαμβάνει 48.000 συνεπεξεργαστές Intel Xeon Phi και 32.000 επεξεργαστές Intel Xeon και λειτουργεί με μέγιστη απόδοση στα 54,9 PFlops (54,9 τετράκις εκατομμύρια υπολογισμούς αριθμών κινητής υποδιαστολής το δευτερόλεπτο) – υπερδιπλασιάζοντας τις επιδόσεις του αντίστοιχου κορυφαίου συστήματος στην προηγούμενη έκδοση της λίστας Top500 το Νοέμβριο του 2012. Το νέο σύστημα είναι το πρώτο σύστημα βασισμένο αμιγώς σε τεχνολογία Intel, το οποίο κατακτά την κορυφή από το 1997.

Η Intel επίσης ανακοίνωσε την επέκταση της σειράς των συνεπεξεργαστών Intel Xeon Phi και αποκάλυψε λεπτομέρειες της δεύτερης γενιάς των προϊόντων Intel Xeon Phi με κωδική ονομασία «Knight Landing». Τα νέα προϊόντα και οι τεχνολογίες τους θα συνεχίσουν την επαναστατική αύξηση της ενεργειακής απόδοσης και ισχύος των υπερυπολογιστών σε παγκόσμιο επίπεδο.

Ο ετήσιος κύκλος εργασιών του κλάδου των υπολογιστών υψηλής απόδοσης (HPC) αναμένεται να αυξάνεται με ρυθμό 36%1 από 11 δις δολάρια σε 15 δις δολάρια τα επόμενα 4 χρόνια. Η δραματική αύξηση και ανάπτυξη των υπερυπολογιστών συνεχίζει να οδηγείται από την ανάγκη πραγματοποίησης ταχύτατων υπολογισμών, προσομοιώσεων και ενημερωμένης λήψης αποφάσεων σε μια σειρά κλάδων.
Οι υπερυπολογιστές χρησιμοποιούνται για την αύξηση της ακρίβειας των μετεωρολογικών προβλέψεων, τη διερεύνηση πιο αποτελεσματικών ενεργειακών πόρων, την ανάπτυξη ιατρικών θεραπειών, τη μελέτη της αλληλουχίας του ανθρώπινου γονιδιώματος και την ανάλυση μεγάλων όγκων δεδομένων.

«H Intel συμβάλλει στη χάραξη ενός δρόμου που οδηγεί σε νέες καινοτομίες, ανακαλύψεις και ανταγωνιστικότητα, μέσω του οράματος και των προϊόντων της για τον τομέα των υπερυπολογιστών» δήλωσε ο Raj Hazra, αντιπρόεδρος και γενικός διευθυντής του Technical Computing Group. «Υπάρχει μια διαρκώς αυξανόμενη ζήτηση για περισσότερη υπολογιστική ισχύ ενώ ταυτόχρονα επιτυγχάνονται νέα επίπεδα ενεργειακής αποδοτικότητας. Με τις υφιστάμενες και μελλοντικές γενιές των συνεπεξεργαστών Intel Xeon Phi, των επεξεργαστών Intel Xeon, των fabric και του λογισμικού Intel® TrueScale, η Ιntel είναι εξαιρετικά εξοπλισμένη για να προσφέρει μια συνολική λύση για τους πελάτες, χωρίς συμβιβασμούς.»

Από την εισαγωγή των Intel Xeon Phi πριν έξι μήνες, οι επεξεργαστές Intel Xeon και οι συνεπεξεργαστές Intel Xeon Phi έχουν καταστεί ένας πανίσχυρος συνδυασμός ο οποίος παρέχει ισχύ σε πολλούς από τους ταχύτερους υπερυπολογιστές στον κόσμο. Οι συνεπεξεργαστές Intel Xeon Phi βασιζόμενοι στην αρχιτεκτονική Intel® Many Integrated Core (Intel MIC) ικανοποιούν την ανάγκη για τεχνολογία φιλική στο χρήστη, με υψηλότερες επιδόσεις και μεγαλύτερη ενεργειακή αποδοτικότητα.

«Milky Way 2» – Ο Ταχύτερος Υπερυπολογιστής στον Κόσμο
Kατασκευασμένος για λογαριασμό του Εθνικού Κέντρου Υπερυπολογιστών στο Guangzhou της Κίνας, ο υπερυπολογιστής «Milky Way 2» αντλεί ισχύ από 32.000 από τους επερχόμενους δωδεκαπύρηνους επεξεργαστές Intel Xeon E5-2600 v2 που βασίζονται στην αρχιτεκτονική Ivy Bridge, και 48.000 συνεπεξεργαστές Intel Xeon Phi, με συνολική ηλεκτρική ισχύ του συστήματος 17,8 MW. Δεν είναι μόνο το ταχύτερο, αλλά και ένα από τα συστήματα με την καλύτερη ενεργειακή απόδοση στη λίστα Top500. Το σύστημα χρησιμοποιεί την ονομαζόμενη «νεοετερογενή αρχιτεκτονική»( “neo-heterogeneous architecture”), σύμφωνα με την οποία, η αρχιτεκτονική hardware χαρακτηρίζεται από πολλαπλές κατηγορίες υπολογιστικών δυνατοτήτων που είναι προσβάσιμες από ένα κοινό μοντέλο προγραμματισμού, δρομολογώντας την ανάπτυξη και τις διαδικασίες βελτιστοποίησης – ένα πλεονέκτημα το οποίο δεν είναι δυνατόν, όταν χρησιμοποιείται ένας συνδυασμός επιταχυντών CPU και GPU.

Οι κορυφαίες επιδόσεις και ενεργειακή απόδοση του συστήματος επιτεύχθηκαν με τη χρήση των επερχόμενης οικογένειας επεξεργαστών Intel Xeon E5-2600 v2 που βασίζονται στην κορυφαία τεχνολογία ολοκλήρωσης 22nm της Intel. Εκτός από την παροχή ισχύος στο «Milky Way 2» αυτοί οι επεξεργαστές παρέχουν επίσης ισχύ σε άλλα δύο συστήματα στη λίστα Top500 από την «Bull», το σύστημα που κατέλαβε την 54η θέση 557 TFlops κι εκείνο που κατέλαβε την 329η θέση με 139 TFlops, ως μέρος ενός προγράμματος «πρώιμων απόστολων»( “early ship” ) που χρησιμοποιεί η Intel για να εξοπλίσει τους πελάτες της που χρησιμοποιούν υπερυπολογιστές. Τα προϊόντα θα είναι ευρέως διαθέσιμα το επόμενο τρίμηνο, και θα διαθέτουν έως και 12 πυρήνες και έως 2.7GHz ταχύτητες ρολογιού, παρέχοντας 259 GFlops ανά υποδοχή, μία αύξηση 56 τοις εκατό σε σχέση με την προηγούμενη γενιά.

Περισσότερο από το 80 τοις εκατό (403 συστήματα) των υπερυπολογιστών που περιλαμβάνονται στην 41η έκδοση της λίστας Top500 αντλούν ισχύ από επεξεργαστές Intel. Από τα συστήματα που πραγματοποίησαν την πρώτη εμφάνισή τους στη λίστα, τα συστήματα με την ισχύ της Intel απαρτίζουν το 98%. Η έκδοση Ιουνίου του καταλόγου περιελάμβανε 11 συστήματα που βασίζονται στο συνεπεξεργαστή Intel Xeon Phi, συμπεριλαμβανομένων των συστημάτων της κατηγορίας Petaflops, όπως ο «Milky Way 2» με μέγιστη απόδοση 54,9 PFlops και ο «Stampede» με μέγιστη απόδοση 8,5 PFlops.
Η εξαμηνιαία λίστα των 500 κορυφαίων υπερυπολογιστών είναι έργο του Hans Meuer του πανεπιστημίου του Mannheim, του Erich Strohmaier και του Horst Simon από το Εθνικό Ερευνητικό Επιστημονικό Υπολογιστικό Κέντρο Ενέργειας του Αμερικανικού Υπουργείου Ενέργειας, και Jack Dongarra του Πανεπιστημίου του Τενεσί. Η πλήρης έκθεση είναι διαθέσιμη στο σύνδεσμο http://www.top500.org/

Οι νέες οικογένειες συνεπεξεργαστών Intel Xeon Phi 3000 και 7000
Η Intel ανακοίνωσε επίσης την επέκταση της τωρινής γενιάς συνεπεξεργαστών, Intel Xeon Phi, με την προσθήκη πέντε νέων προϊόντων που διαθέτουν διάφορες επιλογές απόδοσης, χωρητικότητας μνήμης, ενεργειακής αποδοτικότητας και συντελεστές μορφής που είναι διαθέσιμα άμεσα. Η οικογένεια συνεπεξεργαστών Intel Xeon Phi 7100 έχει σχεδιαστεί και βελτιστοποιηθεί για να παρέχει την καλύτερη απόδοση και να προσφέρει τα υψηλότερα επίπεδα χαρακτηριστικών, συμπεριλαμβανομένων 61 πυρήνων χρονισμένων στα 1.23GHz, 16 GB χωρητικότητα μνήμης (η διπλάσια ποσότητα επιταχυντών και συνεπεξεργαστών από την προηγούμενη έκδοση) και πάνω από 1,2 ΤFlops επίδοσης σε υπολογισμούς διπλής ακρίβειας. Η οικογένεια συνεπεξεργαστών Intel Xeon Phi 3100 είναι σχεδιασμένη για υψηλή απόδοση σε σχέση με το κόστος. Η οικογένεια διαθέτει 57 πυρήνες χρονισμένους στο 1,1 GHz και επίδοση 1Tflop σε υπολογισμούς διπλής ακρίβειας.
Τέλος, η Intel πρόσθεσε ένα άλλο προϊόν στην οικογένεια συνεπεξεργαστών Intel Xeon Phi 5100 που ανακοινώθηκε το προηγούμενο έτος. Ο συνεπεξεργαστής με την ονομασία Intel Xeon Phi 5120D, είναι βελτιστοποιημένος για περιβάλλοντα υψηλής υπολογιστικής πυκνότητας με τη δυνατότητα να παρέχει υποδοχές επεξεργαστή για απευθείας σύνδεση σε ένα mini-board και χρήση σε μορφή blade.

«Knights Landing» – Μια επιλογή ανάμεσα σε συνεπεξεργαστή ή κύριο επεξεργαστή
Η Intel αποκάλυψε λεπτομέρειες των προϊόντων Intel Xeon Phi δεύτερης γενιάς με στόχο να αυξήσει περαιτέρω τις υπερυπολογιστικές δυνατότητές τους. Με την κωδική ονομασία «Knights Landing», η επόμενη γενιά των προϊόντων της Intel που βασίζεται στην αρχιτεκτονική MIC(Intel® Many Integrated Core) θα είναι διαθέσιμη ως συνεπεξεργαστής ή κεντρικός επεξεργαστής και θα κατασκευάζεται με τεχνολογία 14 νανομέτρων της Intel, διαθέτοντας 3-D tri-gate τρανζίστορς δεύτερης γενιάς.

Ως ένας συνεπεξεργαστής που βασίζεται σε κάρτα PCIe, o «Knights Landing» θα χειριστεί φορτία εργασίας από τους επεξεργαστές Intel Xeon του συστήματος, αποφορτίζοντάς τους και παρέχοντας μία δίοδο αναβάθμισης για τους χρήστες της σημερινής γενιάς συνεπεξεργαστών, πολύ περισσότερο από ό,τι κάνει σήμερα. Ωστόσο, ως ένας κεντρικός επεξεργαστής εγκατεστημένος στην υποδοχή της μητρική πλακέτας, θα λειτουργήσει ως κύριως επεξεργαστής και θα επιτρέψει το επόμενο άλμα στην υπολογιστική επεξεργαστική πυκνότητα και την απόδοση ανά watt, διαχειριζόμενος όλα τα καθήκοντα του κύριου επεξεργαστη και του εξειδικευμένου συνεπεξεργαστή ταυτόχρονα. Όταν χρησιμοποιείται ως κύριος επεξεργαστής, ο «Knights Landing» θα παρέχει ακόμη, απλοποίηση της προγραμματιστικής πολυπλοκότητας της μεταφοράς δεδομένων διαμέσου PCIe, που παρατηρείται συχνά σε επιταχυντές σήμερα.

Για την περαιτέρω ενίσχυση της απόδοσης για φορτία εργασίας των υπολογιστών υψηλής απόδοσης, η Intel θα αυξήσει σημαντικά το bandwidth της μνήμης για όλα τα προϊόντα της οικογένειας «Knights Landing», με την εισαγωγή του ενσωματωμένου πακέτου μνήμης. Αυτό θα επιτρέψει στους πελάτες να επωφεληθούν πλήρως από τη διαθέσιμη υπολογιστική δυναμικότητα χωρίς να αντιμετωπίζουν τις δυσχέρειες του bandwidth της μνήμης που παρουσιάζονται σήμερα.