Vi får två massiva nya superdatorer

Den amerikanska regeringen gjorde idag en stor insats om att snabbare superdatorer kommer att hjälpa till att lösa några av de största problemen inom vetenskapen, med planer på att bygga två enorma superdatorer, som var och en skulle vara flera gånger snabbare än dagens snabbaste maskiner.

Detta inkluderar 325 miljoner dollar för byggandet av de nya superdatorerna, inklusive en ny maskin som heter Summit at Oak Ridge National Laboratories (ORNL) och en annan som heter Sierra på Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), samt $ 100 miljoner för forskning och utveckling på extrema skala superdatateknik i ett program som heter FastForward2. Toppmötet förväntas leverera 150 till 300 topp petaflop / s (kvadrillioner beräkning av flytande punkt per sekund) och Sierra över 100 petaflop / s jämfört med 54, 9 topp petaflop / s på dagens snabbaste maskin (Tianhe-2) på vägen mot "exascale computing."

För att sätta detta i perspektiv var den totala beräkningseffekten för Top500-systemen för några månader sedan 274 petaflop / s (en ny Top500-lista kommer ut nästa vecka i samband med SuperComputing 14-showen). Båda systemen kommer att byggas av IBM och kommer att baseras på IBM Power-arkitektur-CPU: er, Nvidia Tesla GPU: er och Mellanox-sammankopplingar.

Tom Rosamilla, Senior Vice President i IBM Systems & Technology Group, beskrev systemen som att använda en ny "datacentrisk arkitektur" utformad för att eliminera datarörelse så mycket som möjligt genom att placera uppgifterna närmare datoren. IBM säger att detta är utformat för att ge ledande, kostnadseffektiv modellering, simulering, applikationer och analyser på Big Data och drar nytta av OpenPower-initiativet (som Nvidia och Mellanox är medlemmar i).

Som en del av detta kommer det att använda Nvidia Tesla GPU: er baserat på den kommande Volta-arkitekturen (som kommer att ske 2017, efter Pascal-arkitekturen som kommer att ske 2016) och företagets NVLink-teknik för anslutningar mellan alla processorer i en enda servernod. Sumit Gupta, General Manager för Tesla GPU Accelerated Computing för Nvidia, beskrev NVLink som den "första höghastighetsförbindelsen för GPU", vilket möjliggör punkt-till-punkt-kommunikation mellan en GPU och en annan GPU, såväl som mellan GPU och Power CPU. (Den första generationen av NVLink kommer under 2016; de nya systemen kommer att använda den andra generationen.) Noderna i systemen kommer att anslutas med nästa generation av Mellanox EDR 100 Gb / s InfiniBand-samtrafik.

IBM sa att varje system kommer att ha en toppprestanda "väl över 100 petaflops", balanserad med mer än fem petabyte dynamiskt och flashminne, och kommer att kunna flytta data till processorn med mer än 17 petabyte per sekund (vilket företaget säger motsvarar att flytta över 100 miljarder bilder per sekund).

Jeffrey Nichols, associerad laboratoriedirektör för ORNL: s dator- och datavetenskap, beskrev arkitekturen som "ett mindre antal noder med mycket större delat minneavtryck" och sa att det borde göra det möjligt för utvecklare att optimera och mer effektivt köra de parallella belastningarna som för närvarande körs på ORNL: s nuvarande Titansystem. ORNL säger att sitt Summit-system kommer att innehålla mer än 3400 noder med varje nod inklusive flera IBM Power 9-processorer och flera Nvidia Volta GPU: er, med mer än 512 GB DDR4 och minne med hög bandbredd (i en sammanhängande design, så att den kan fungera med alla CPU och GPU) tillsammans med 800 GB icke-flyktigt RAM, vilket ger mer än 40 teraflops högsta prestanda. Det kommer att ha ett GPFS Storage Server-system med 1 TB / s I / O-bandbredd och 120 PB hårddiskkapacitet. Detta bör så småningom ersätta ORNL: s nuvarande Titan-system, som är ett Cray-system baserat på AMD Opteron-processorer och Nvidia Kepler-CPU: er, som kan 27 petaflop / s, med Nichols som säger att toppmötet ska leverera 5 till 10 gånger Titans prestanda. Toppmötet är planerat att levereras 2017 och tillgängligt för användare under 2018.

Målapplikationerna för Summit-systemet inkluderar förbränningsvetenskap (försöker öka effektiviteten hos förbränningsmotorer med 25-50 procent), klimatförändringsvetenskap, energilagring och kärnkraft. Nichols sade att toppmötet borde tillåta ORNL att "utöka horisonterna" för vetenskapen de gör vid laboratorierna.

LLNL-systemet, som kallas Sierra, är inriktat på National Nuclear Security Administration (NNSA) Advanced Simulation and Computing (ASC) -program, främst utformat för vapenvetenskap och bedömning. Enligt Mike McCoy, LLNL: s ASC-programchef, tillåter superdatorn laboratoriet att göra simuleringar av landets kärnkraftslager utan att behöva återgå till kärnkraftsförsök. Han sa att labbets simuleringskod för 3D-vapen var "en av de mest komplicerade applikationerna på planeten." Han noterade att detta inte är fallet av att regeringen köper ett system utanför hyllan utan snarare en "samdesign" där programmerare och systemdesigners arbetar tillsammans om arkitekturen.

Båda systemen, som ingår i ett avdelning för energiprogram som kallas Collaboration of Oak Ridge, Argonne och Lawrence Livermore nationella laboratorier (CORAL), syftar till att påskynda utvecklingen av högpresterande datoranläggningar. IBM säger att programmering för sådana system kan starta idag, men systemen kommer inte att installeras förrän 2017 eller 2018. Som en del av CORAL-programmet kommer Argonne National Lab också att få ny superdator, men har inte meddelat det ännu.

Sammantaget sa Nichols att han såg Summit och Sierra som "tidiga steg mot exascale" och sa att han ser fram emot framtida system längs samma arkitektoniska väg och hoppades på ett långt samarbete med leverantörerna. Cirka fem år efter toppmötet, sa han, skulle han hoppas ha en exascale dator.

I dag tillkännagav AMD idag att det har mottagit 32 miljoner dollar i två DOE-utmärkelser, som en del av FastForward2-projektet, för att undersöka exascale nodarkitektur baserat på dess Heterogeneous Architecture (HSA) -baserade accelererade processorenheter (APU) och för att hjälpa till att utforma en ny standard för framtida minnesgränssnitt. DOE sa att AMD, Cray, IBM, Intel och Nvidia kommer att leda FastForward2-projekten. (Intel och Cray är inte involverade i superdatorerna som tillkännages idag men fortsätter att vara stora spelare i rymden, så det blir intressant att se om de är involverade i Argonnes planer.)