Strona korzysta z plików cookies w celu realizacji usług i zgodnie z Polityką Plików Cookies.



26.08.2021

Firma Fortinet rozszerzyła...

Firma Fortinet rozszerzyła ofertę o usługę FortiTrust, która dołączyła do innych usług...
26.08.2021

Aplikacje biznesowe

Ready_™ AppStore
26.08.2021

Automatyzacja chmur...

Integracja z Red Hat Ansible
26.08.2021

Backup kodu źródłowego

GitProtect.io dostępny na Github
26.08.2021

Wsparcie pracy hybrydowej

Zdalny SD WAN
26.08.2021

Nowy monitor Philips 498P9Z

Nowy monitor Philips 498P9Z to model wyposażony w 49-calowy, zakrzywiony panel VA o...
26.08.2021

Wytrzymały punkt dostępowy

D-Link DIS-2650AP
26.08.2021

Ekonomiczne dyski

SSD bez DRAM
26.08.2021

Petabajty pojemności

Serwery QNAP

Architektura EPYC i Xeon w systemach superkomputerowych

Data publikacji: 04-02-2021 Autor: Marcin Bieńkowski

Przeglądając listę Top 500 najszybszych na świecie superkomputerów, łatwo zauważyć, że pod względem liczebności dominują na niej maszyny bazujące na architekturze x86 – albo w wykonaniu AMD, albo Intela. Przyjrzyjmy się, jakie rozwiązania architektoniczne są tam wykorzystywane.

 

Na początku warto wspomnieć, że do niedawna na pierwszych pozycjach listy Top 500 znajdowały się również superkomputery bazujące na procesorach Intela i AMD, jednak ostatnio podium okupowane jest przez układy wywodzące się z architektury RISC lub ARM. Przede wszystkim wymienić tu można zgodne z architekturą ARM procesory Fujitsu A64FX 48C 2,2 GHz, na których bazuje najszybszy obecnie na świecie superkomputer Fugaku zbudowany przez firmę Fujitsu. Maszyna ta znajduje się w centrum superkomputerowym RIKEN na uniwersytecie w Kobe.

 

Drugi i trzeci superkomputer na liście, czyli przygotowane przez IBM-a maszyny Summit i Sierra, korzystają już z klasycznych układów RISC IBM Power9 22C. Procesory te wspierane są przez akceleratory obliczeniowe Nvidia Volta GV100, czyli de facto zmodyfikowane na potrzeby wysokowydajnych obliczeń karty graficzne. Czwarty to chiński Sunway TaihuLight korzystający z RISC-owych układów Sunway SW26010 260C 1,45 GHz.

 

Dopiero na piątym miejscu znajduje się pierwszy superkomputer x86 – bazujący na procesorach AMD EPYC 7742 64C 2,25 GHz i akceleratorach Nvidia DGX A100 Selene. Szósty jest – jeszcze nie tak dawno notowany jako najszybszy superkomputer na świecie – Tianhe-2A, korzystający z procesorów Intel Xeon E5-2692v2 12C 2,2 GHz. Kolejne maszyny w rankingu Top 500 również bazują przede wszystkim na architekturze x86.

 

> Meandry superkomputerowej architektury


Przejdźmy jednak do superkomputerowej architektury x86. We współczesnych superkomputerach – z powodów czysto ekonomicznych – stosuje się standardowe dostępne na rynku, produkowane masowo procesory serwerowe lub coraz częściej procesory w wersjach energooszczędnych. Układy te łączy się w klastry i sieci. Jako podstawę do budowy węzłów obliczeniowych wykorzystuje się tu znaną powszechnie architekturę serwerową płyt głównych i bardzo szybkie interfejsy komunikacyjne, takie jak Fibre Channel czy InfiniBand, pozwalające na wyjątkowo wydajną komunikację pomiędzy węzłami.

 

Bardzo często korzysta się ze standardowych, dostępnych w sprzedaży, wieloprocesorowych serwerów, w tym serwerów kasetowych, które pozwalają w sposób znacznie bardziej elastyczny łączyć ze sobą węzły, będące tak naprawdę wieloprocesorowymi płytami głównymi. Do takiego serwera łatwo jest też doinstalować kartę akceleratora obliczeniowego, bazującego na specjalnie przystosowanych do wysokowydajnych obliczeń (ang. High Performane Computing) układach graficznych – taki akcelerator wystarczy po prostu zamontować w złączu PCI Express.

 

> Procesor dla superkomputera


Pod koniec zeszłego roku firma AMD wraz z HPE ujawniła, że serwerowe procesory EPYC 4. generacji (nazwa kodowa Genoa), bazujące na architekturze Zen 4, posłużą do budowy superkomputera El Capitan. Maszyna ta zostanie również wyposażona w akceleratory obliczeniowe zgodne z architekturą Radeon Instinct, które korzystać będą z algorytmów sztucznej inteligencji zorientowanych na głębokie uczenie. W superkomputerze zastosowana będzie technologia Infinity Fabric, dzięki której poszczególne jego podzespoły korzystać będą z jednolitej puli pamięci, co przyspieszy wykonywanie i rozdzielanie pomiędzy poszczególne rdzenie i węzły operacji obliczeniowych. El Capitan ma się też charakteryzować prędkością transmisji na poziomie 200 Gb/s na port dzięki systemowi połączeń Slingshot firmy Cray.

 

HPE przygotuje też podobną maszynę o nazwie Aurora, ale bazującą na układach Xeon Intela oraz na akceleratorach Ponte Vecchio, czyli zmodyfikowanych układach graficznych Intel Xe. Obie maszyny powinny zacząć działać pod koniec 2021 r., przy czym pełną moc obliczeniową, wynoszącą 2 eksa­flopsy, El Capitan osiągnie w 2023 r. – Aurora dysponować będzie mocą 1,5 eksaflopsa. Jak widać, obecna architektura serwerowa jest bardzo mocno ugruntowana również w wypadku superkomputerów.

 

> Ranking procesorów AMD


Na początku listopada 2020 r. zadebiutowały najnowsze procesory AMD zgodne z architekturą ZEN 3. Są to desktopowe procesory AMD Ryzen z serii 5000, wśród których wymienić należy cztery modele, które trafiły do sklepów w pierwszej kolejności – są to układy AMD Ryzen 5 5600X, AMD Ryzen 7 5800X, AMD Ryzen 9 5900X oraz AMD Ryzen 9 5950X. Nowe procesory – o nazwie kodowej Vermeer – produkowane są w 7-nanometrowym procesie technologicznym.


Najciekawszy z nich pod względem współczynnika wydajności do ceny (ok. 550 dolarów) to AMD Ryzen 9 5900X, który wyposażony jest w 12 fizycznych rdzeni, co pozwala obsłużyć 24 wątki. W trybie Boost maksymalne taktowanie tego układu wynosi 4,8 GHz. Zaskakująco duża jest też pamięć podręczna o łącznej pojemności 70 MB. Współczynnik TDP wynosi zaś zaledwie 105 W. Według firmy AMD układ ten, w zależności od programu, jest szybszy od swojego poprzednika Ryzen 9 3900XT o 5 do nawet 50%. Średni przyrost wydajności to około 26%. Mocniejszym układem jest Ryzen 9 5950X z 16 rdzeniami (32 wątki) i 72 MB pamięci cache L2+L3. Układ ten taktowany jest zegarem do 4,9 GHz w trybie Boost, a współczynnik TDP jest również na poziomie 105 W. Jego cena to niestety ok. 800 dolarów.

 

Z kolei układ Ryzen 7 5800X to kosztujący ok. 450 dolarów, ośmiordzeniowy, 16-wątkowy procesor taktowany bazowym zegarem 3,8 GHz (w trybie Boost 4,7 GHz) dysponujący 36 MB pamięci cache. Najsłabszym w nowej rodzinie jest kosztujący 300 dolarów model Ryzen 5 5600X. Jest to sześciordzeniowy, 12-wątkowy układ z 35 MB pamięci cache i TDP na poziomie 65 W.

 

[...]

 

Autor jest niezależnym dziennikarzem zajmującym się propagowaniem nauki i techniki.

Pełna treść artykułu jest dostępna w papierowym wydaniu pisma.

.

Transmisje online zapewnia: StreamOnline

All rights reserved © 2019 Presscom / Miesięcznik "IT Professional"