Vi får to massive nye supercomputere

Den amerikanske regering gjorde i dag en stor indsats, at hurtigere supercomputere vil hjælpe med at løse nogle af de største problemer i videnskaben med planer om at bygge to enorme supercomputere, som hver ville være flere gange hurtigere end dagens hurtigste maskiner.

Dette inkluderer 325 millioner dollars til opførelse af de nye supercomputere, inklusive en ny maskine kaldet Summit at Oak Ridge National Laboratories (ORNL) og en anden kaldet Sierra ved Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), samt $ 100 millioner til forskning og udvikling på ekstrem vis skala supercomputing teknologi i et program kaldet FastForward2. Topmødet forventes at levere 150 til 300 peak petaflop / s (kvadrillioner af flydepunktsberegninger pr. Sekund), og Sierra over 100 petaflop / s sammenlignet med 54, 9 peak petaflop / s på dagens hurtigste maskine (Tianhe-2) på vejen mod "exascale computing."

For at sætte dette i perspektiv var den samlede beregningskraft for Top500-systemerne fra for et par måneder siden 274 petaflop / s (en ny Top500-liste kommer ud i næste uge i forbindelse med SuperComputing 14-showet). Begge systemer er bygget af IBM og vil være baseret på IBM Power-arkitektur CPU'er, Nvidia Tesla GPU'er og Mellanox-forbindelser.

Tom Rosamilla, Senior Vice President for IBM Systems & Technology Group, beskrev systemerne som at bruge en ny "datacentrisk arkitektur" designet til at eliminere dataforflytning så meget som muligt ved at placere dataene tættere på computeren. IBM siger, at dette er designet til at give førende, omkostningseffektiv modellering, simulering, applikationer og analyse på Big Data og drager fordel af OpenPower-initiativet (som Nvidia og Mellanox er medlemmer af).

Som en del af dette vil det bruge Nvidia Tesla GPU'er baseret på den kommende Volta-arkitektur (som forventes i 2017, efter Pascal-arkitekturen, der skulle være i 2016) og virksomhedens NVLink-teknologi til forbindelser mellem alle processorer i en enkelt serverknude. Sumit Gupta, General Manager for Tesla GPU Accelerated Computing for Nvidia, beskrev NVLink som den "første højhastighedsforbindelse for GPU", der tillader punkt-til-punkt-kommunikation mellem en GPU og en anden GPU samt mellem GPU og Power CPU. (Den første generation af NVLink forventes i 2016; de nye systemer bruger den anden generation.) Knudepunkterne i systemerne forbindes ved hjælp af den næste generation af Mellanox EDR 100 Gb / s InfiniBand-forbindelse.

IBM sagde, at hvert system vil have en topydelse "godt over 100 petaflops", afbalanceret med mere end fem petabytes dynamisk og flashhukommelse, og vil være i stand til at flytte data til processoren med mere end 17 petabytes per sekund (hvilket siger, at virksomheden svarer til at flytte over 100 milliarder fotos i sekundet).

Jeffrey Nichols, associeret laboratoriedirektør for ORNLs Computing and Computational Sciences, beskrev arkitekturen som "et mindre antal knudepunkter med meget større delt hukommelsesfodaftryk" og sagde, at det skulle give udviklere mulighed for at optimere og mere effektivt køre de parallelle belastninger, der kører på ORNL's nuværende Titansystem. ORNL siger, at sit Summit-system vil omfatte mere end 3400 noder med hver node inklusive flere IBM Power 9-processorer og flere Nvidia Volta GPU'er, med mere end 512 GB DDR4 og høj båndbreddehukommelse (i et sammenhængende design, så det kan arbejde med alle CPU'er og GPU'er) sammen med 800 GB ikke-flygtig RAM, der leverer over 40 teraflops med høj ydeevne. Det vil have et GPFS Storage Server-system med 1 TB / s I / O-båndbredde og 120 PB diskkapacitet. Dette skulle til sidst erstatte ORNLs nuværende Titan-system, som er et Cray-system baseret på AMD Opteron-processorer og Nvidia Kepler CPU'er, der er i stand til 27 petaflop / s, med Nichols, der siger, at topmødet skulle levere 5 til 10 gange Titans ydelse. Topmødet forventes leveret i 2017 og tilgængeligt for brugere i 2018.

Målanvendelserne for topmødesystemet inkluderer forbrændingsvidenskab (forsøger at øge effektiviteten af ​​forbrændingsmotorer med 25-50 procent), klimaændringsvidenskab, energilagring og atomkraft. Nichols sagde, at topmødet skulle give ORNL mulighed for at "udvide horisonterne" for videnskaben, de laver på laboratorierne.

LLNL-systemet, kaldet Sierra, er målrettet mod National Nuclear Security Administration (NNSA) Advanced Simulation and Computing (ASC) -program, hovedsagelig designet til våbenvidenskab og vurdering. Ifølge Mike McCoy, LLNLs ASC-programdirektør, tillader supercomputeren laboratoriet at lave simuleringer af landets nukleare lagerbeholdning uden at skulle vende tilbage til nukleare forsøg. Han sagde, at laboratoriets simuleringskode for 3D-våben var "en af ​​de mest komplicerede applikationer på planeten." Han bemærkede, at dette ikke er et tilfælde, hvor regeringen køber et off-hylde-system, men snarere et "co-design", hvor programmerere og systemdesignere arbejder sammen om arkitekturen.

Begge systemer, der er en del af et Department of Energy-program, der kaldes Collaboration of Oak Ridge, Argonne, og Lawrence Livermore nationale laboratorier (CORAL), har til formål at fremskynde udviklingen af ​​højtydende computing. IBM siger, at programmering til sådanne systemer kan starte i dag, men at systemerne ikke vil blive installeret før i 2017 eller 2018. Som en del af CORAL-programmet får Argonne National Lab også ny supercomputing, men har ikke annonceret det endnu.

Samlet set sagde Nichols, at han så Summit og Sierra som "tidlige skridt mod eksascale" og sagde, at han ser frem til fremtidige systemer langs den samme arkitektoniske sti og håbede på et langt samarbejde med leverandørerne. Cirka fem år efter, at topmødet er leveret, sagde han, ville han håbe på at have en exascale computer.

AMD annoncerede også i dag, at den har modtaget $ 32 millioner i to DOE-priser, som en del af FastForward2-projektet, til at undersøge exascale node-arkitektur baseret på dets Heterogene System Architecture (HSA) -baserede accelererede behandlingsenheder (APU'er) og til at hjælpe med at designe en ny standard til fremtidige hukommelsesgrænseflader. DOE sagde, at AMD, Cray, IBM, Intel og Nvidia vil lede FastForward2-projekterne. (Intel og Cray er ikke involveret i de supercomputere, der er annonceret i dag, men fortsætter med at være store spillere i rummet, så det vil være interessant at se, om de er involveret i Argonnes planer.)