Kami mendapatkan dua superkomputer baru yang besar

Pemerintah AS hari ini membuat taruhan besar bahwa superkomputer yang lebih cepat akan membantu memecahkan beberapa masalah terbesar dalam sains, dengan rencana untuk membangun dua superkomputer besar, yang masing-masing akan beberapa kali lebih cepat daripada mesin tercepat saat ini.

Ini termasuk $ 325 juta untuk pembangunan superkomputer baru, termasuk mesin baru yang disebut KTT di Oak Ridge National Laboratories (ORNL) dan yang lainnya bernama Sierra di Laboratorium Nasional Lawrence Livermore (LLNL), serta $ 100 juta untuk penelitian dan pengembangan secara ekstrem. skala teknologi superkomputer dalam program yang disebut FastForward2. Summit diperkirakan akan menghasilkan 150 hingga 300 puncak petaflop / s (quadrillions perhitungan floating point per detik), dan Sierra lebih dari 100 petaflop / s dibandingkan dengan 54, 9 puncak petaflop / s mesin tercepat saat ini (Tianhe-2) di jalan menuju "komputasi exascale."

Untuk menempatkan ini dalam perspektif, total daya komputasi sistem Top500 pada beberapa bulan yang lalu adalah 274 petaflop / s (daftar Top500 baru akan keluar minggu depan bersamaan dengan pertunjukan SuperComputing 14). Kedua sistem akan dibangun oleh IBM dan akan didasarkan pada arsitektur IBM Power arsitektur, GPU Nvidia Tesla, dan interkoneksi Mellanox.

Tom Rosamilla, Wakil Presiden Senior IBM Systems & Technology Group, menggambarkan sistem sebagai menggunakan "arsitektur data sentris" baru yang dirancang untuk menghilangkan gerakan data sebanyak mungkin, dengan menempatkan data lebih dekat ke komputasi. IBM mengatakan ini dirancang untuk memberikan pemodelan, simulasi, aplikasi, dan analitik terkini yang canggih, hemat biaya, dan memanfaatkan inisiatif OpenPower (di mana Nvidia dan Mellanox menjadi anggotanya).

Sebagai bagian dari ini, ia akan menggunakan GPU Nvidia Tesla berdasarkan arsitektur Volta yang akan datang (yang jatuh tempo pada 2017, mengikuti arsitektur Pascal yang jatuh tempo pada 2016) dan teknologi NVLink perusahaan untuk koneksi antara semua prosesor dalam satu node server. Sumit Gupta, General Manager Tesla GPU Accelerated Computing untuk Nvidia, menggambarkan NVLink sebagai "interkoneksi berkecepatan tinggi pertama untuk GPU, " memungkinkan komunikasi point-to-point antara GPU dan GPU lain, serta antara GPU dan GPU. CPU daya. (Generasi pertama NVLink dijadwalkan pada tahun 2016; sistem baru akan menggunakan generasi kedua.) Node dalam sistem akan terhubung menggunakan generasi berikutnya dari interkoneksi InfiniBand Mellanox EDR 100 Gb / s.

IBM mengatakan setiap sistem akan memiliki kinerja puncak "jauh lebih dari 100 petaflops, " diimbangi dengan lebih dari lima petabyte memori dinamis dan flash, dan akan mampu memindahkan data ke prosesor dengan kecepatan lebih dari 17 petabyte per detik (yang mana perusahaan mengatakan ini setara dengan memindahkan lebih dari 100 miliar foto per detik).

Jeffrey Nichols, direktur laboratorium asosiasi untuk ORNL's Computing dan Computational Sciences, menggambarkan arsitektur sebagai "jumlah node yang lebih kecil dengan jejak memori bersama yang jauh lebih besar" dan mengatakan bahwa hal itu akan memungkinkan pengembang untuk mengoptimalkan dan lebih efisien menjalankan beban paralel yang saat ini berjalan pada ORNL saat ini Sistem Titan. ORNL mengatakan sistem Summit-nya akan mencakup lebih dari 3400 node dengan setiap node termasuk beberapa prosesor IBM Power 9 dan beberapa GPU Nvidia Volta, dengan lebih dari 512 GB DDR4 dan memori bandwidth tinggi (dalam desain yang koheren, sehingga dapat bekerja dengan semua CPU dan GPU) bersama dengan 800 GB RAM nonvolatile, menghadirkan lebih dari 40 teraflop kinerja puncak. Ini akan memiliki sistem Server Penyimpanan GPFS dengan 1TB / s I / O bandwidth dan 120 PB kapasitas disk. Ini akhirnya harus menggantikan sistem Titan ORNL saat ini, yang merupakan sistem Cray berdasarkan prosesor AMD Opteron dan CPU Nvidia Kepler, yang mampu 27 petaflop / s, dengan Nichols mengatakan Summit harus menghasilkan 5 hingga 10 kali kinerja Titan. Summit dijadwalkan akan dikirim pada 2017 dan tersedia untuk pengguna pada 2018.

Aplikasi target untuk sistem KTT termasuk ilmu pembakaran (berusaha meningkatkan efisiensi mesin pembakaran sebesar 25-50 persen), ilmu perubahan iklim, penyimpanan energi, dan tenaga nuklir. Nichols mengatakan, KTT harus memungkinkan ORNL untuk "memperluas cakrawala" sains yang mereka lakukan di laboratorium.

Sistem LLNL, yang disebut Sierra, ditargetkan pada program Simulasi dan Komputasi Lanjut (NNSA) Administrasi Keamanan Nuklir Nasional, yang sebagian besar dirancang untuk ilmu dan penilaian senjata. Menurut Mike McCoy, Direktur Program ASC LLNL, superkomputer memungkinkan laboratorium untuk melakukan simulasi pada cadangan nuklir negara tanpa harus kembali ke pengujian nuklir. Dia mengatakan kode simulasi senjata 3D lab adalah "salah satu aplikasi paling rumit di planet ini." Dia mencatat bahwa ini bukan kasus pemerintah membeli sistem off-the-shelf tetapi lebih merupakan "co-desain" di mana programmer dan perancang sistem bekerja bersama pada arsitektur.

Kedua sistem, yang merupakan bagian dari program Departemen Energi yang dikenal sebagai Kolaborasi Oak Ridge, Argonne, dan laboratorium nasional Lawrence Livermore (CORAL), bertujuan untuk mempercepat pengembangan komputasi berkinerja tinggi. IBM mengatakan pemrograman untuk sistem seperti itu dapat dimulai hari ini, tetapi sistem tidak akan diinstal sampai 2017 atau 2018. Sebagai bagian dari program CORAL, Argonne National Lab juga akan mendapatkan superkomputer baru tetapi belum mengumumkannya.

Secara keseluruhan, Nichols mengatakan dia memandang Summit dan Sierra sebagai "langkah awal menuju exascale" dan mengatakan dia menantikan sistem masa depan di sepanjang jalur arsitektur yang sama dan berharap untuk kolaborasi panjang dengan vendor. Sekitar lima tahun setelah KTT disampaikan, katanya, dia akan berharap memiliki komputer exascale.

Juga, hari ini AMD mengumumkan telah menerima $ 32 juta dalam dua penghargaan DOE, sebagai bagian dari proyek FastForward2, untuk meneliti arsitektur node exascale berdasarkan pada Heterogeneous System Architecture (HSA) yang berbasis akselerasi unit pemrosesan (APU) dan untuk membantu merancang yang baru standar untuk antarmuka memori masa depan. DOE mengatakan AMD, Cray, IBM, Intel, dan Nvidia akan memimpin proyek FastForward2. (Intel dan Cray tidak terlibat dengan superkomputer yang diumumkan hari ini tetapi terus menjadi pemain besar di luar angkasa, jadi akan menarik untuk melihat apakah mereka terlibat dalam rencana Argonne.)