IBM a Nvidia staví superpočítač s výkonem až 300 PFLOPS

V USA se bude stavět nový superpočítač za téměř půl miliardy dolarů, který bude mít výpočetní výkon až 300 PFLOPS. Bude mít nové procesory i grafické výpočetní čipy.

Výkon nejlepších superpočítačů na světě se neustále zvyšuje a dávno už není tvořen pouze procesory. Velkou část výpočetního výkonu dnes zajišťují grafické výpočetní karty od AMD, Nvidie a nově i speciální výpočetní karty Xeon Phi od Intelu.

Nejvýkonnějším superpočítačem na světě je stále čínský Tianhe-2 (MilkyWay-2), který má výpočetní výkon až 33,8 PFLOPS, respektive špičkově až 55 PFLOPS. ORNL v USA vlastní druhý nejvýkonnější superpočítač Titan, který je přibližně o polovinu pomalejší. Ale to se změní s novým superpočítačem „Summit“.

Základem budou čipy od IBM a Nvidie

Superpočítač s označením „Summit“ by měl být dokončen v roce 2018, bude tak obsahovat čipy, které ještě nejsou ani ve výrobě. Oproti Titanu, který má 18 688 výpočetních uzlů, bude mít Summit jen přibližně 3 400. Každý z 3 400 uzlů by měl mít výkon kolem 40 TFLOPS.

Klepněte pro větší obrázek
Porovnání parametrů Titanu a Summitu

V každém bude několik vícejádrových procesorů IBM Power 9 (Titan má jen jeden 16jádrový) a také několik výpočetních karet Nvidia s čipy s budoucí architekturou Volta. Jedná se o architekturu, která nahradí Pascal, nástupce, Maxwellu a přinese několik novinek. Po architektuře Pascal by měla převzít podporu hybridních složených pamětí.

Paměti HBM umožní už v prvních verzích a při kombinaci několika čipů propustnost až 1 TB/s a oproti GDDR5 jsou navíc až o 68 % úspornější a o 65 % menší. Díky tomu je možné mít i větší kapacity, což je u těchto karet poměrně důležité (i když nejde o hry s detailními texturami).

Výpočetní karty sice mají 3D paměti HBM, procesory IBM ale budou používat operační paměti DDR4. V rámci jednoho uzlu bude dohromady k dispozici 512 GB paměti (kombinovaně HBM a DDR4). Titan měl u jednoho uzlu jen 32 GB paměti DDR3.

Klepněte pro větší obrázek
Architektura Volta přinese i podporu hybridních složených 3D pamětí, které nahradí současné GDDR5

Každý uzel bude mít navíc ještě 800 GB paměti NVRAM, která bude adresovatelná jak procesory, tak i grafikami a poslouží jako vyrovnávací buffer mezi souborovým systémem. Summit bude používat souborový systém IBM General Parallel File System (GPFS) s propustností až 1 TB/s a kapacitou až 120 PB. Počítá se i s napojením na archivní systém HPSS (OLCF High Performance Storage System), který je tvořen pevnými disky a páskami.

Důležitá je i rychlost komunikace mezi procesorem a grafikou. Zatímco dříve bylo nutné spoléhat na pomalejší rozhraní PCI Express druhé generace (Titan), pro nový Summit má Nvidia připravenou novou technologii s označením NVLink.

Klepněte pro větší obrázek
Nvidia NVLink nahradí pomalé rozhraní PCI Express pro spojení grafických čipů a procesoru

Oproti PCI Express nabízí pětkrát až dvanáctkrát vyšší propustnost dat a je samozřejmě o něco úspornější. Nvidia tvrdí, že je také mnohem flexibilnější pro návrh serverů. Systémové spojení bude mít rychlost až 23 GB/s (Dual Rail Mellanox EDR-IB).

Podobná spotřeba, výkon až 300 PFLOPS

Zatímco Titan má celkovou spotřebu 9 MW a poskytuje výkon špičkově až 27 PFLOPS, Summit bude mít jen malinko větší spotřebu 10 MW a nabídne výpočetní výkon v oblasti 150 až 300 PFLOPS. Nádherná ukázka Moorova zákonu v konečném důsledku.

Klepněte pro větší obrázek

To znamená i desetkrát více výkonu, než měli vědci v ORNL (Oak Ridge National Laboratory) dostupných s Titanem. Summit bude určen pro „Open Science“ a tedy dostupný pro různé výpočty, které uspějí ve výběru různých prací, studií a podobně. OLCF už má připravený kalendář hlavních akcí, včetně workshopů pro aplikace. Je nutné co nejvíce programovat pro frameworky jako CUDA, OpenCL a podobně, které dokáží dostat ze superpočítače co nejvíce paralelního výkonu.

V plánu je ještě druhý, o něco slabší superpočítač Sierra, který nahradí současný superpočítač Sequoia určený pro výzkum simulací „jaderných nebezpečí“. Výkon by u i Sierry měl překonat hranici 100 PFLOPS.

EXAFLOPS v roce 2020

Zatím to vypadá, že nastolený odhad nového milníku v oblasti výpočetního výkonu jednoho superpočítače – 1 EXAFLOPS (EFLOPS), bude dosažen kolem roku 2020, možná o rok či dva později. Stále to tak odpovídá tempu tisíckrát vyššího výkonu jednou za přibližně deset let:

Výkon superpočítačů

  • 1938: OPS
  • 1943: kOPS
  • 1961: MFLOPS
  • 1984: GFLOPS
  • 1997: TFLOPS
  • 2008: PFLOPS
  • 2019: EFLOPS
  • 2030: ZFLOPS
  • 2041: YFLOPS

Podobná rychlost samozřejmě platí i v jiných rozměrech (počítače, notebooky). Pokud se podíváme na srovnání milníků výpočetního výkonu superpočítačů, lze vidět, že například mobilní zařízení s podobným výpočetním výkonem jsou zatím přibližně 20 let pozadu.

20 let tedy trvalo dostat výkon obřího superpočítače do rozměrů mobilu (spotřeba přibližně tisíckrát nižší). V roce 2020 by tak mobilní zařízení měla mít výpočetní výkon v oblasti jednotek či desítek TFLOPS. A co s ním budeme dělat? To si necháme na nějaký budoucí článek.

TIP: Výpočetní výkon: od mozku až k superpočítačům

 

Témata článku: Technologie, IBM, Nvidia, Superpočítače, Rail, Volt, Vícejádrový procesor, Podobná rychlost, Výpočetní výkon, Textura, Porovnání parametrů, Nový mozek, Nový milník, Současný superpočítač, Budoucí superpočítač, Volta, Maxwell, Titan, Superior, Sierra, ExaFLOPS, Pascal

Určitě si přečtěte

Tesla chce změnit nákladní dopravu. Její elektrický náklaďák má ohromující parametry

Tesla chce změnit nákladní dopravu. Její elektrický náklaďák má ohromující parametry

** Tesla představila elektrický kamion ** Má obdivuhodný výkon i dojezd ** Prodávat by se měl už za dva roky

17.  11.  2017 | Vojtěch Malý | 165

30 počítačových brzd, které vám zpomalí Windows

30 počítačových brzd, které vám zpomalí Windows

Na webu najdete hromadu rad, jak zrychlit počítač a Windows. My jsme na to šli opačně a naopak jsme hledali činnosti, které ho nejvíce zpomalují. Toto je třicítka těch základních.

12.  11.  2017 | Jakub Čížek | 91

Elektronika, která nepotřebuje kabel ani baterii. Živí se rádiovým šumem

Elektronika, která nepotřebuje kabel ani baterii. Živí se rádiovým šumem

** Každá elektrická krabička má konektor pro napájení nebo baterii ** Jenže pozor, jednou by to tak nemuselo být ** Drobná elektronika se může živit rádiovými vlnami

14.  11.  2017 | Jakub Čížek | 15

Nejlepší notebooky do 10 tisíc, které si teď můžete koupit

Nejlepší notebooky do 10 tisíc, které si teď můžete koupit

** I pod hranicí desíti tisíc korun existují dobře použitelné notebooky ** Mohou plnit roli pracovního stroje i zařízení pro zábavu ** Nejlevnější použitelný notebook koupíte za pět a půl tisíce

16.  11.  2017 | Stanislav Janů | 52

Do 20 let nebude nikdo vlastnit auta, říká zkušený šéf několika automobilek

Do 20 let nebude nikdo vlastnit auta, říká zkušený šéf několika automobilek

** Bývalý šéf a expert z několika velkých automobilek se vyjádřil k budoucnosti tohoto průmyslu ** Do 20 let „nikdo“ nebude vlastnit auta ** Veškerá doprava bude řešená pomocí velkých logistických platforem

15.  11.  2017 | Karel Javůrek | 74


Aktuální číslo časopisu Computer

Otestovali jsme 5 HDR 4K televizorů

Jak natáčet video zrcadlovkou

Vytvořte si chytrou domácnost

Radíme s koupí počítačového zdroje