На Международной Суперкомпьютерной конференции в Лейпциге компания Intel обнародовала информацию о процессорах Intel Xeon Phi следующего поколения с кодовым названием Knights Landing и его компонентах: новой высокоскоростной вычислительной сети, которая будет встроена в базовое устройство, а также высокоскоростной встроенной памяти, которые совместно позволят повысить скорость научных исследований. В настоящее время такие память и сеть доступны в качестве отдельных компонентов для сервера, что ограничивает производительность и вычислительную плотность суперкомпьютеров.
Новое сетевое решение Intel Omni Scale Fabric разработано с учетом всех требований следующих поколений систем для высокопроизводительных вычислений (HPC). Оно будет встроено в процессоры Intel Xeon Phi следующего поколения и в будущие модели процессоров Intel Xeon. Такая интеграция направлена на то, чтобы соответствовать требуемому уровню производительности, масштабируемости, надежности, мощности и плотности монтажа супервычислительных систем будущего.
«Intel полностью перерабатывает архитектуру базового блока высокопроизводительных систем, встраивая Intel Omni Scale Fabric в архитектуру Knights Landing», — заявил вице-президент Intel и руководитель направления высокопроизводительных вычислительных систем Чарльз Вуишпард (Charles Wuischpard). — «Это ключевой момент в эволюции супервычислений. Knights Landing — первый многоядерный ЦПУ, который отвечает современным требованиям к объему памяти и производительности подсистем ввода-вывода. Это позволит программистам использовать существующие коды и стандартные модели программирования и при этом значительно увеличить производительность приложений. Платформа, модель программирования и сбалансированная производительность нового решения позволяет считать его первым успешным шагом на пути к реализации проекта экзафлопных вычислений».
Небывалый масштаб интеграции Knights Landing
Решение Knights Landing будет доступно в виде отдельного модуля, устанавливаемого непосредственно на материнской плате, а также в виде платы расширения с интерфейсом PCIe. Первый вариант позволяет избежать затруднений при программировании и резкого сужения полос передачи данных в PCIe, которые широко распространены в устройствах с графическими процессорами и ускорителями.
Intel сообщила, что в комплект Knights Landing будет входить до 16 Гбайт встроенной памяти. Эта память, разработанная совместно с Micron, обладает в 5 раз большей пропускной способностью по сравнению с памятью DDR4, в 5 раз более высокой энергоэффективностью, и в 3 раза более высокой плотностью монтажа, чем современная GDDR-память. Совместно с Intel Omni Scale Fabric такая память позволяет устанавливать Knights Landing в качестве отдельного, независимого вычислительного блока, экономя пространство и энергию благодаря уменьшению количества компонентов.
Ожидается, что решение Knights Landing, работающее более чем на 60 ядрах на модифицированной архитектуре Silvermont, обеспечит производительность свыше 3TFLOPS с двойной точностью, что в 3 раза выше, чем у современных систем на однопоточных решениях. В виде отдельного процессора Knights Landing поддерживает DDR4, сравнимую по пропускной способности с решениями на основе Intel Xeon, что позволит работать с приложениями, занимающими гораздо больший объем памяти. Кроме того, Knights Landing совместим на уровне двоичного кода с процессорами Intel Xeon, что позволяет разработчикам ПО обойтись без перекомпиляции наработанного кода.
Для клиентов, предпочитающих приобретать отдельные компоненты, заменять их на более мощные, не обновляя при этом остальные компоненты системы, Knights Landing и Intel Omni Scale Fabric будут доступны в виде плат с интерфейсом PCIe. Приложения для имеющегося в продаже Intel True Scale Fabric и будущего Intel Omni Scale Fabric будут совместимы, поэтому клиенты смогут легко перейти на использование новой технологии. Тем, кто сегодня приобретает Intel True Scale Fabric, корпорация Intel предложит специальную программу обновления до Intel Omni Scale Fabric, когда новое решение появится в продаже.
Появление процессоров Knights Landing в конечных продуктах запланировано на вторую половину 2015 г. За этим последует выход многих новинок. Например, в апреле Национальный научный вычислительный центр энергетических исследований (NERSC) объявил о планируемой на 2016 г. установке супервычислительной системы, которая будет обслуживать более 5000 пользователей и 700 научных проектов.
«Мы крайне заинтересованы в совместной с компаниями Cray и Intel разработке нового суперкомпьютера “Cori», — заявил директор Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли и Национального научного вычислительного центра энергетических исследований, доктор Судип Досандж. — “Cori” будет состоять из 9300 процессоров Knights Landing и откроет пути к экзафлопсным вычислениям благодаря доступному модулю программирования. Использование нашего ПО зачастую ограничено пропускной способностью памяти, поэтому и здесь мы выиграем много от использования Knights Landing с высокоскоростной памятью. Мы с нетерпением ждем возможности внедрить новые научные инструменты, не доступные на существующих суперкомпьютерах».
Intel Omni Scale Fabric — новая вычислительная сеть и новые скорости
Решение Intel Omni Scale fabric разработано и оптимизировано для следующих поколений высокопроизводительных вычислительных систем. Оно создано на основе сочетания усовершенствованной архитектуры системы обработки информации от компаний Cray и Qlogic и собственных инновационных технологий компании Intel. Будет создана полная линейка продукции, включая адаптеры, переключатели, коммутаторы и коммутационные системы, открытые программные средства и инструменты. Кроме того, традиционные электрические трансиверы в современных коммутаторах будут заменены на фотонные трансиверы Intel Silicon Photonics-based, что позволит увеличить плотность порта, упростить систему кабелей и снизить затраты. Intel Omni Scale fabric будет также встроена в новое поколение 14-нанометровых процессоров Intel Xeon, что позволит добавить все преимущества новой сети к наиболее популярному семейству процессоров общего назначения.
Intel способствует эволюции суперкомпьютеров
Современное поколение процессоров Intel Xeon и сопроцессоров Intel Xeon Phi отвечает за производительность самой мощной суперкомпьютерной системы в мире – 35-петафлопсного суперкомпьютера Milky Way 2 в Китае. Кроме того, сопроцессоры установлен более чем в 200 моделях оригинального оборудования по всему миру. Для оптимизации приложений для многоядерных устройств Intel совместно с 30 университетами и исследовательскими центрами в разных странах создала 30 Центров параллельного программирования (Intel Parallel Computing Centers – IPCC). Сегодняшний вклад Intel Xeon Phi в оптимизацию программирования окажется полезным в будущем при внедрении Knights Landing, поскольку при использовании стандартных, традиционных языков программирования код не потребуют перекомпиляции. Постепенные достижения настройки позволят воспользоваться всеми выгодами инновационной функциональности.
