Корпорация Intel представила информацию о процессорах Intel Xeon Phi следующего поколения (прежнее кодовое наименование Knights Landing), призванных усилить преимущества инвестиций в модернизацию кода продукции текущего поколения. Они включают в себя новые высокоскоростные коммуникационные каналы и интегрированную память с высокой пропускной способностью, что позволяет повысить скорость обработки данных. В настоящий момент в серверных средах эти модули представляют собой отдельные компоненты, что сокращает производительность и плотность размещения вычислительных ресурсов в суперкомпьютерах.

Новая технология межсоединений Intel Omni Scale Fabric призвана удовлетворить требования будущих поколений высокопроизводительных вычислительных систем. Разработка станет использоваться в Intel Xeon Phi и Intel Xeon будущих поколений. Интеграция новой технологии и коммуникационной архитектуры, оптимизированной для супервычислений, позволит удовлетворить все требования будущих суперкомпьютеров в отношении производительности, масштабируемости, энергоэффективности и плотности размещения ресурсов. Кроме того, будет обеспечено оптимальное соотношение стоимости и производительности решений начального уровня за счет высокого уровня масштабируемости.

«Intel трансформирует основные компоненты высокопроизводительных компьютерных систем путем интеграции технологии Intel Omni Scale Fabric в процессоры Knights Landing, открывая новые возможности для индустрии суперкомпьютеров, – сказал Чарльз Вуишпард (Charles Wuischpard), вице-президент и руководитель направления рабочих станций и высокопроизводительных систем корпорации Intel. – Knights Landing станет первым по-настоящему многоядерным процессором, который позволит решить проблемы, связанные со скоростью работы памяти и подсистемы ввода/вывода. Он позволит программистам использовать все преимущества существующего кода и моделей программирования для увеличения скорости работы различных приложений. Дизайн платформы, модель программирования и сбалансированная производительность позволят сделать первый шаг на пути к экзафлопсным вычислениям».

Решение Knights Landing будет доступно в виде процессора, устанавливаемого на системной плате, а также в виде платы расширения PCIe. Первый вариант позволит отказаться от избыточной сложности программирования и ограничений по скорости передачи данных через интерфейс PCIe, характерных для графических процессоров и ускорителей. Knights Landing будет поддерживать до 16 Gb высокоскоростной интегрированной памяти. Эта памяти, разработанная совместно с Micron, будет обеспечивать в 5 раз большую пропускную способность по сравнению с модулями DDR41, в 5 раз более высокую энергоэффективность и в 3 раза более высокую плотность размещения по сравнению с памятью GDDR. При использовании с технологией Intel Omni Scale Fabric новое решение памяти позволит устанавливать Knights Landing в виде отдельных вычислительных блоков, что даст возможность уменьшить занимаемое пространство и энергопотребление за счет отказа от множества других компонентов.

Предполагается, что Knights Landing, созданное на базе более чем 60 ядер на основе архитектуры Silvermont, обеспечит производительность свыше 3 TFLOPS (3 млрд. операций с плавающей запятой в секунду) с двойной точностью и в 3 раза более высокую однопоточную производительность по сравнению с текущим поколением процессоров. В виде отдельного процессора Knights Landing будет поддерживать память DDR4, сравнимую по пропускной способности с платформами на базе процессоров Intel Xeon, что позволит работать с приложениями, занимающими больший объем памяти. Кроме того, Knights Landing будет иметь совместимость с процессорами Intel Xeon на уровне двоичного кода, что позволит разработчикам ПО использовать уже существующий программный код.

Для клиентов, предпочитающих приобретать отдельные компоненты, заменять их без необходимости обновления других компонентов системы, Knights Landing и Intel Omni Scale Fabric будут доступны в виде отдельных 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. Для заказчиков, приобретающих Intel True Scale Fabric сегодня, Intel предложит программу перехода на Intel Omni Scale Fabric после выпуска нового решения.

Предполагается, что процессоры Knights Landing появятся в конечных системах во второй половине 2015 года. За этим последует выход многих новинок. Например, в апреле Национальный научный вычислительный центр энергетических исследований (NERSC) объявил о планируемой на 2016 год установке супервычислительной системы, которая будет обслуживать более 5000 пользователей и 700 научных проектов.

«Мы высоко оцениваем наше сотрудничество с Cray и Intel по разработке нового суперкомпьютера Cori, – сказал Судип Досандж (Sudip Dosanjh), директор Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли и Национального научного вычислительного центра энергетических исследований. – Cori будет включать более 9300 процессоров Intel Knights Landing и откроет пути к экзафлопсным вычислениям благодаря доступной модели программирования. Использование нашего ПО зачастую ограничено пропускной способностью памяти, поэтому и здесь мы получим преимущества от использования Knights Landing с высокоскоростной памятью. Мы с нетерпением ждем возможности внедрить новые научные инструменты, не доступные на существующих суперкомпьютерах».

Решение Intel Omni Scale создано на базе разработок компаний Cray и Qlogic и собственных инновационных технологий 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 решения на базе Intel Silicon Photonics, что позволит увеличить плотность размещения разъемов, упростить систему кабелей и снизить затраты. Решения на базе Intel Silicon Photonics могут также использоваться с процессорами, адаптерами и коммутаторами на базе Intel Omni Scale.

Современное поколение процессоров Intel Xeon и сопроцессоров Intel Xeon Phi используется в самой мощной суперкомпьютерной системы в мире – 35-петафлопсном суперкомпьютере Milky Way 2 (Китай). Кроме того, сопроцессоры установлены в более чем 200 OEM-моделях по всему миру.

На долю систем на базе технологий Intel приходятся 85% всех суперкомпьютеров, вошедших в 43 издание списка TOP500, и 97% из всех новых систем, впервые попавших в список. Полтора года спустя после запуска первой продукции на базе многоядерной архитектуры на долю систем на основе сопроцессоров Intel Xeon Phi приходятся 18% совокупной производительности всех систем из списка TOP500. Полная версия списка TOP500 доступна на сайте www.top500.org.

Для оптимизации приложений для многоядерной обработки Intel совместно с университетами и исследовательскими центрами в разных странах создала более 30 Центров параллельного программирования (Intel Parallel Computing Center – IPCC). Сегодняшние инвестиции в оптимизацию параллельных вычислений с помощью сопроцессоров Intel Xeon Phi окажутся полезными в будущем при внедрении Knights Landing, поскольку при использовании стандартных, традиционных языков программирования код не потребует повторной компиляции.