Intel Xeon E5 najszybciej wdrażaną nową technologią w superkomputerach

Rodzina procesorów Intel® Xeon® E5-2600 pobiła kolejny rekord, zostając najszybciej wdrażaną nową technologią procesorową. Spośród komputerów, które znalazły się w 39. wydaniu listy Top500, procesory te napędzają 44 systemy, w tym trzy superkomputery „petaskalowe” (o mocy obliczeniowej rzędu biliarda operacji zmiennopozycyjnych na sekundę).

Intel Xeon Phi

Superkomputer „SuperMUC” w LRZ w Niemczech, który zajął czwarte miejsce na liście, zapewnia wydajność rzędu 2,9 petaflopa. Jest to najpotężniejszy system w Europie i największa instalacja oparta na nowej rodzinie procesorów Intel Xeon E5.

Podczas International Supercomputing Conference firma Intel Corporation zapowiedziała też, że Intel® Xeon® Phi™ będzie nową marką dla wszystkich przyszłych produktów bazujących na architekturze Intel® Many Integrated Core (Intel MIC). Pierwsza generacja produktów Intel Xeon Phi (koprocesory o nazwie kodowej „Knights Corner”) uzupełni istniejące rodziny procesorów Intel Xeon E5-2600/4600 i zapewni nowy poziom wydajności podczas przetwarzania równoległych obciążeń roboczych. Pierwsza generacja jest przeznaczona przede wszystkim do wysokowydajnego przetwarzania danych (HPC), ale przyszłe będą również uwzględniać potrzeby korporacyjnych centrów danych i stacji roboczych.

„Rodzina procesorów Intel Xeon E5 zapewnia wykładniczy wzrost wydajności HPC. Jesteśmy dumni, że wywiera tak duży wpływ na branżę, o czym świadczy jej obecność w 44 superkomputerach z listy Top500 — powiedział Raj Hazra, wiceprezes Intel Corporation i dyrektor generalny ds. technicznego przetwarzania danych w Data Center and Connected Systems Group. — Kiedy dodamy produkty Intel Xeon Phi do naszej oferty, inżynierowie i specjaliści IT doświadczą przełomowej wydajności, która pozwoli im skutecznie zająć się szeregiem problemów, od zmian klimatu do zarządzania ryzykiem. Jest to następny krok na drodze do uzyskania wydajności eksaskalowej w 2018 r. oraz stworzenia unikatowej kategorii technologicznej, która zaoferuje bezprecedensową wydajność we współczesnych aplikacjach równoległych”.

Pierwszy koprocesor Intel® Xeon® Phi™ w sprzedaży jeszcze w tym roku 

Intel ujawnił nowe szczegóły techniczne pierwszego dostępnego komercyjnie produktu z rodziny Intel Xeon Phi, koprocesora o nazwie kodowej „Knights Corner”. Koprocesor Intel Xeon Phi oferuje nie tylko przełomową wydajność w aplikacjach równoległych, ale również łatwość użycia związaną ze znajomymi modelami programistycznymi, technikami i narzędziami deweloperskimi charakterystycznymi dla intelowskiej architektury. Wykorzystując w większym stopniu równoległy kod procesora, producenci oprogramowania i działy IT nie muszą szkolić deweloperów w zakresie zastrzeżonych modeli programistycznych związanych z akceleratorami.

Koprocesor Intel Xeon Phi, kompatybilny z modelami programistycznymi x86, będzie widoczny dla aplikacji jako zoptymalizowany pod kątem HPC, zrównoleglony, oddzielny węzeł obliczeniowy, który działa pod kontrolą własnego, linuksowego systemu operacyjnego niezależnego od systemu hosta. Cecha ta zapewni dodatkową elastyczność podczas wdrażania rozwiązań klastrowych, które nie są dostępne w przypadku alternatywnych technologii opartych na akceleratorach graficznych.

Koprocesor Intel Xeon Phi, oparty na innowacyjnych, 22-nanometrowych, trójwymiarowych tranzystorach tri-gate i dostępny w postaci karty PCIe, zawiera ponad 50 rdzeni i co najmniej 8 GB pamięci GDDR5. Zapewnia też 512-bitową obsługę SIMD, co zwiększa wydajność, umożliwiając przetwarzanie wielu elementów danych za pomocą jednej instrukcji. W zeszłym roku Intel zademonstrował na żywo pojedynczy koprocesor Knights Corner, który według testu DGEMM przekroczył wydajność 1 teraflopa (bilion operacji zmiennopozycyjnych na sekundę) podczas przetwarzania danych podwójnej precyzji. Na konferencji ISC’12 Intel zademonstrował tę samą rzeczywistą wydajność przekraczającą 1 teraflop, ale zmierzoną za pomocą standardowego branżowego testu Linpack (Rmax)¹. Dla porównania, w 1997 r. do przełamania bariery 1 teraflopa w superkomputerze ASCII RED* potrzebnych było ponad 9000 procesorów Intel® Pentium®.

Choć pierwsze dostawy produktu są planowane na drugą połowę 2012 r., Intel ogłosił, że pierwszy klaster rozwojowy oparty na koprocesorach Intel Xeon Phi już działa i zajmuje 149. miejsce na liście Top500, zapewniając wydajność rzędu 118 teraflopów.

Koprocesor Intel Xeon Phi cieszy się dużym wsparciem w branży. 44 producentów, w tym Bull, Cray, Dell, HP, IBM, Inspur, SGI i NEC, zamierza wykorzystać go w swoich systemach.

„Z przyjemnością informujemy, że nasz superkomputer nowej generacji o kryptonimie Cascade będzie dostępny z koprocesorami Intel Xeon Phi i pozwoli klientom Cray wyznaczyć nowe granice badań i odkryć — powiedziała Peg Williams, starszy wiceprezes Cray ds. wysokowydajnych systemów obliczeniowych. — Nasz system Cascade zaoferuje jedne z najbardziej zaawansowanych i innowacyjnych technologii HPC, jakie kiedykolwiek znalazły się w superkomputerze Cray. Połączenie tych funkcji z czołowymi procesorami Intel Xeon i nowymi koprocesorami Intel Xeon Phi stworzy bardzo atrakcyjny system dla centrów HPC na całym świecie”.

Pierwszym superkomputerem petaskalowym napędzanym przez kombinację procesorów Intel Xeon E5 i koprocesorów Intel Xeon Phi będzie „Stampede”, który ma zostać uruchomiony na początku 2013 r. Intel oczekuje, że w przyszłym roku coraz więcej maszyn petaskalowych będzie wykorzystywać łatwość programowania i wysoką wydajność koprocesorów Intel Xeon Phi.

Wyścig do skali eksa napędza wzrost i inwestycje na rynku HPC

Dwutygodniowa prognoza pogody o tej samej dokładności, co prognoza 48-godzinna, albo mapowanie ludzkiego genomu w ciągu 12 godzin za niespełna 1000 dolarów (obecnie zajmuje to dwa tygodnie i kosztuje 60 000 dolarów) to dwa przykłady wielu problemów, które będzie można rozwiązać dzięki większej mocy obliczeniowej. W ciągu minionych 5 lat nienasycony głód wydajności doprowadził do ogromnego zwiększenia dostaw procesorów HPC, a Intel przewiduje, że w ciągu następnych pięciu lat średnia roczna stopa tego wzrostu (CAGR) przekroczy 20 procent. Intel oczekuje², że liczba procesorów w najpotężniejszym superkomputerze w 2013 r. przewyższy 1 proc. jego własnych dostaw procesorów w 2011 r.

Osiągnięcie wydajności eksaskalowej (mocy obliczeniowej rzędu tryliona operacji zmiennopozycyjnych na sekundę) będzie wymagać wprowadzenia innowacji w architekturze i infrastrukturze HPC. Aby osiągnąć wydajność eskaskalową do 2018 r., Intel dokonał znacznych inwestycji w obszarach, które pomogą mu w terminowej realizacji tej wizji. Niedawne przejęcie Infiniband i nabycie technologii magistralowych od firm QLogic i Cray reprezentują kluczowe obszary innowacji; Intel dąży do wyeliminowania wąskich gardeł, aby w przyszłości móc zbudować platformy eksaskalowe.

500 najszybszych superkomputerów

Ponad 74 proc. (372 systemy) superkomputerów w 39. wydaniu listy Top500 jest napędzanych przez procesory Intela. Spośród systemów debiutujących na licie superkomputery intelowskie stanowią ponad 77 proc. Pełen raport jest dostępny pod adresem www.top500.org.

Więcej informacji o ISC’12, w tym prezentację Hazry i zdjęcia, można znaleźć pod adresem http://www.intel.com/newsroom/isc.