Vi får to massive nye superdatamaskiner

Den amerikanske regjeringen satset i dag på at raskere superdatamaskiner vil bidra til å løse noen av de største problemene i vitenskapen, med planer om å bygge to enorme superdatamaskiner, som hver vil være flere ganger raskere enn dagens raskeste maskiner.

Dette inkluderer 325 millioner dollar for bygging av de nye superdatamaskinene, inkludert en ny maskin kalt Summit at Oak Ridge National Laboratories (ORNL) og en annen kalt Sierra ved Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), samt 100 millioner dollar til forskning og utvikling på ekstrem skala superdatateknologi i et program som heter FastForward2. Toppmøtet forventes å levere 150 til 300 topp petaflop / s (firedoblinger med beregning av flytende punkt per sekund), og Sierra over 100 petaflop / s sammenlignet med 54, 9 topp petaflop / s på dagens raskeste maskin (Tianhe-2) på veien mot "exascale computing."

For å sette dette i perspektiv, var den totale datakraften til Top500-systemene for noen måneder siden 274 petaflop / s (en ny Top500-liste kommer ut neste uke i forbindelse med SuperComputing 14-showet). Begge systemene vil bli bygget av IBM og vil være basert på IBM Power-arkitektur-CPUer, Nvidia Tesla GPU-er og Mellanox-sammenkoblinger.

Tom Rosamilla, seniordirektør i IBM Systems & Technology Group, beskrev systemene som å bruke en ny "datasentrisk arkitektur" designet for å eliminere bevegelse av data så mye som mulig ved å plassere dataene nærmere databehandlingen. IBM sier at dette er designet for å tilby ledende, kostnadseffektiv modellering, simulering, applikasjoner og analyse på Big Data, og drar nytte av OpenPower-initiativet (som Nvidia og Mellanox er medlemmer av).

Som en del av dette vil den bruke Nvidia Tesla GPUer basert på den forestående Volta-arkitekturen (som kommer i 2017, etter Pascal-arkitekturen som skal til i 2016) og selskapets NVLink-teknologi for tilkoblinger mellom alle prosessorene i en enkelt servernode. Sumit Gupta, daglig leder for Tesla GPU Accelerated Computing for Nvidia, beskrev NVLink som den "første høyhastighetsforbindelsen for GPU, " som tillater punkt-til-punkt-kommunikasjon mellom en GPU og en annen GPU, samt mellom GPU og Kraft CPU. (Den første generasjonen NVLink er planlagt i 2016; de nye systemene vil bruke den andre generasjonen.) Knutepunktene i systemene kobles til ved hjelp av neste generasjon Mellanox EDR 100 Gb / s InfiniBand-sammenkobling.

IBM sa at hvert system vil ha en toppytelse "godt over 100 petaflops" balansert med mer enn fem petabyte dynamisk og flashminne, og vil være i stand til å flytte data til prosessoren med mer enn 17 petabyte per sekund (som selskapet sier tilsvarer å flytte over 100 milliarder bilder per sekund).

Jeffrey Nichols, assosiert laboratoriesjef for ORNLs databehandlings- og beregningsvitenskap, beskrev arkitekturen som "et mindre antall noder med mye større delt minneavtrykk" og sa at det burde gi utviklere mulighet til å optimalisere og mer effektivt kjøre de parallelle belastningene som for øyeblikket kjører på ORNLs nåværende Titansystem. ORNL sier at Summit-systemet vil inneholde mer enn 3400 noder med hver node inkludert flere IBM Power 9-prosessorer og flere Nvidia Volta GPUer, med mer enn 512 GB DDR4 og minne med høy båndbredde (i en sammenhengende design, slik at den kan fungere med alt CPUer og GPUer) sammen med 800 GB ikke-flyktig RAM, og leverer over 40 teraflops med topp ytelse. Det vil ha et GPFS Storage Server-system med 1 TB / s I / O-båndbredde og 120 PB diskkapasitet. Dette skulle til slutt erstatte ORNLs nåværende Titan-system, som er et Cray-system basert på AMD Opteron-prosessorer og Nvidia Kepler-CPUer, som er i stand til 27 petaflop / s, med Nichols som sier at Summit skal levere 5 til 10 ganger ytelsen til Titan. Toppmøtet skal leveres i 2017 og tilgjengelig for brukere i 2018.

Målapplikasjonene for Summit-systemet inkluderer forbrenningsvitenskap (prøver å øke effektiviteten til forbrenningsmotorer med 25-50 prosent), klimaendringsvitenskap, energilagring og kjernekraft. Nichols sa at toppmøtet burde gi ORNL mulighet til å "utvide horisonten" for vitenskapen de gjør på laboratoriene.

LLNL-systemet, kalt Sierra, er rettet mot National Nuclear Security Administration (NNSA) Advanced Simulation and Computing (ASC) -program, mest designet for våpenvitenskap og vurdering. I følge Mike McCoy, LLNLs ASC-programdirektør, lar superdatamaskinen laboratoriet gjøre simuleringer av landets atomlager uten å måtte gå tilbake til kjernefysisk testing. Han sa at laboratoriets simuleringskode for 3D-våpen var "en av de mest kompliserte applikasjonene på planeten." Han bemerket at dette ikke er et tilfelle av at regjeringen kjøper et hylle-system, men snarere en "co-design" der programmerere og systemdesignere jobber sammen om arkitekturen.

Begge systemene, som er en del av et Department of Energy-program kjent som Collaboration of Oak Ridge, Argonne, og Lawrence Livermore National Labs (CORAL), er rettet mot å fremskynde utviklingen av høyytelsesdatabehandling. IBM sier at programmering for slike systemer kan starte i dag, men systemene vil ikke bli installert før i 2017 eller 2018. Som en del av CORAL-programmet vil Argonne National Lab også få ny superdatamaskin, men har ikke kunngjort det ennå.

Totalt sett sa Nichols at han så på Summit og Sierra som "tidlige skritt mot eksascale" og sa at han gledet seg til fremtidige systemer langs den samme arkitektoniske banen og håpet på et langt samarbeid med leverandørene. Omtrent fem år etter toppmøtet ble levert, sa han, ville han håpe å ha en ekstern datamaskin.

I dag kunngjorde AMD i dag at de har mottatt $ 32 millioner dollar i to DOE-priser, som en del av FastForward2-prosjektet, for å undersøke exascale node-arkitektur basert på dens Heterogeneous Architecture (HSA) -baserte akselererte prosesseringsenheter (APU) og for å hjelpe til med å utforme en ny standard for fremtidige minnegrensesnitt. DOE sa at AMD, Cray, IBM, Intel og Nvidia vil lede FastForward2-prosjektene. (Intel og Cray er ikke involvert i superdatamaskinene som ble kunngjort i dag, men fortsetter å være store aktører på plassen, så det vil være interessant å se om de er involvert i Argonnes planer.)