Intel nimmt seinen nächsten Schritt in Richtung Exascale-Computing

Intel setzt in den kommenden Jahren auf den Markt für Supercomputing, da die große Datenanalyse zum Eckpfeiler des modernen Geschäfts wird.

Diese Erwartung hat Intel veranlasst, eine erhebliche Nachfrage nach Supercomputing-Hardware vorauszusagen, die Prognose der HPC-Einnahmen wird bis 2017 jährlich um mehr als 20 Prozent wachsen.

Um diesem aufkeimenden Markt zu dienen, wird der Chiphersteller im nächsten Jahr Ritterlanding, seinen neuen Xeon Phi-Vielkernprozessor, freigeben.

Knight’s Landing liefert bis zu drei Billionen Gleitkomma-Operationen pro Sekunde (3 Teraflops) in einer Einzelprozessorsockel. Der Prozessor ist in der Lage, dreimal die Operationen des Chips wird es folgen, Intels aktuelle Ritter Corner Xeon Phi Co-Prozessor.

Aber vielleicht ist die wichtigste Änderung von Knight’s Corner, dass Ritterlandung als eigenständige CPU verfügbar sein wird, im Gegensatz zu nur einer Co-Prozessorkarte, die in einem PCI-Express-Steckplatz sitzt. Der Formfaktor-Wechsel bedeutet, dass Knight’s Landing in eine breite Palette von Arbeitsplätzen und Supercomputer-Clustern passt, wodurch der Chip für eine weitaus breitere Nutzung als sein Vorgänger geöffnet wird.

Der Umzug kann Intel helfen, über einen größeren Anteil des HPC-Marktes zu gewinnen. Von den Top 500 Supercomputern der Welt nutzen nur 17 Intel Xeon Phi Co-Prozessoren, verglichen mit den 44, die Nvidias Tesla GPU-basierte Co-Prozessor-Boards verwenden. Das heißt, der schnellste Supercomputer der Welt, der Tianhe-2, nutzt die Knight’s Corner.

Die 3-Teraflop-Leistung von Knight’s Landing ist ein weiterer Schritt in Richtung Computing-Industrie Ziel, bis zum Ende des Jahrzehnts ein Exascale-Computing-System zu bauen – eine Maschine, die in der Lage ist, das 1.000-fache der Leistung des weltweit schnellsten Supercomputers im Jahr 2008. Doch Charlie Wuischpard, General Manager von High Performance Computing bei Intel, sagte, dass als System-Rand näher, dass Exascale Ziel, die Performance-Hüllkurve wird immer komplizierter.

“Das Rennen um Exascale am Ende des Jahrzehnts ist eines der Ziele, die wir alle im HPC-Markt haben”, sagte er.

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Neue Herausforderungen halten sich immer außerhalb von Compute. Wenn wir in Richtung exaflop gehen, werden Probleme des Stromverbrauchs, der Netzwerkbandbreite, der E / A, des Speichers, der Widerstandsfähigkeit und der Zuverlässigkeit zu großen Problemen.

Eines der Wege, wie dies aus physikalischer Perspektive gelöst werden kann, ist eine größere Integration [von Hardware-Komponenten wie Prozessoren, Speicher, Interconnects]. Größere Integration hilft, die Latenz zu reduzieren. Wir investieren in den gesamten Stack und nicht nur aus der Prozessorperspektive.

Die Lösung dieser Probleme wird durch die Notwendigkeit neuer HPC-Architekturen erschwert, beispielsweise Systeme, die Prozessoren mit Dutzenden von Kernen verwenden, um die Kompatibilität mit bestehenden HPC-Anwendungen aufrechtzuerhalten.

Viele der heute verwendeten Programme wurden für Single-Core-Single-Thread-Performance entwickelt. Wir kennen und gesehen haben massiv-parallele Umgebungen werden die Zukunft sein.

Während wir diese Next-Gen-Technologien entwickeln, müssen wir uns der Herausforderungen im Bereich der Anwendungsprogrammierung bewusst sein und dafür sorgen, dass wir diese Anwendungen voranbringen können.

Knight’s Landing wird eine effizientere Chip-Architektur als seine Vorgänger nutzen, um den Silvermont-Prozessor-Kern, die Low-Power-Kern mit einer Out-of-Order-Architektur im Intel Atom-System auf einem Chip verwendet. Es wird mit einem 14nm-Prozess hergestellt werden.

Die Spezifikationen

Intel hat den Silvermont-Kern geändert, um hinzuzufügen, was er HPC-Erweiterungen nennt, einschließlich der Unterstützung für das AVX512-Befehlsset und für vier Threads pro Kern.

Ritter Landing Prozessoren wurden bisher als mit bis zu 72-Kerne gemeldet, aber Wuischpard ging nur so weit, zu sagen, sie hätten mindestens 61, verbunden durch ein “Low Latency Mesh”, die gleiche Zahl wie in der Ritter Corner Co- Prozessoren.

Es ist durch die Aufteilung von Rechenaufgaben zwischen diesen Kernen und läuft sie parallel, dass der Ritter Landing-Prozessor kann drei Teraflops Leistung pro Sockel liefern. Scale, dass bis zu einem Vier-Sockel 1U-Server und es gibt die Möglichkeit der Bereitstellung von einem halben Petaflop (ein Quadrillion Operationen pro Sekunde) Leistung mit einem 42U-Rack. Gerüchte haben vorgeschlagen, dass der Chip zwischen 14 und 16 Gigaflops pro Watt Leistung liefern würde, die sich günstig mit dem Bang for Buck unter Verwendung von aktuellen Supercomputern vergleichen würden.

Die Kerne haben auch den Vorteil, dass sie Code ausführen können, der auf Intel Xeon Prozessoren funktioniert, obwohl die Anweisungen nicht optimiert wurden, um parallel zu der vielen Kernarchitektur von Knight’s Landing laufen zu können.

Einer der größten Engpässe in HPC, nach Wuischpard, ist die Daten in und aus der Prozessor-Kerne. Um dieses Problem zu lösen, hat jeder Landeprozessor des Ritters bis zu 16 GB Speicherpuffer, der Daten von bis zu 500 GB / S in die und aus den Cores übertragen kann. Intel schätzt, dass dies etwa die fünffache Bandbreite des DDR4-Systemspeichers beträgt . Der On-Package-Speicher basiert auf dem Low-Latency-Hybrid-Speicher-Cube-Nand-Flash-DRAM-Chip, den Intel mit Micron entwickelt hat.

Der Chip ist auch Gerüchte, um bis zu 384 GB DDR4-2400 Systemspeicher über einen integrierten Speicher mit sechs Kanälen zu unterstützen.

Ritterlandung wird in Systemen in der zweiten Hälfte von 2015 vorhanden sein. Einer der ersten Supercomputer, zum des Prozessors zu benutzen, wird durch das nationale Energieforschung-wissenschaftliche Rechnen (NERSC) Mitte des US-Department of Energy laufen.

Das $ 70m-System wird mehr als 9.300 Knight’s Landing Cores haben und wird voraussichtlich 10x die anhaltende Rechenleistung von NERSCs Hopper-System liefern, einem Cray XE6-Supercomputer. Es wird verwendet, um Herausforderungen wie die Entwicklung neuer Energiequellen, die Verbesserung der Energieeffizienz, das Verständnis des Klimawandels, die Entwicklung neuer Materialien und die Analyse massiver Datensätze aus experimentellen Einrichtungen auf der ganzen Welt.

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