英特爾為高效能運算重新打造基礎架構元件

作者 | 發布日期 2014 年 06 月 26 日 15:03 | 分類 市場動態
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英特爾公司今日宣布其新一代代號為 Knights Landing 的 Intel Xeon Phi 處理器最新細節。新處理器將延續多方面的優勢,包括為目前世代產品所撰寫的現代化程式碼所帶來的效益。其中全新的高速光纖(high-speed fabric)將整合在晶片封裝內,加上高頻寬的封裝內記憶體,協助加快科學探索的腳步。由於目前的記憶體與光纖都是伺服器內部的獨立元件,往往侷限了超級電腦的效能與密度。



這項新的互連技術名為 Intel Omni Scale Fabric,是為了滿足新一代 HPC 的效能需求而設計。Intel Omni Scale Fabric 將整合在新一代的 Intel Xeon Phi 處理器,以及未來的通用型Intel Xeon 處理器。這樣的整合設計加上光纖的 HPC 最佳化架構,用於解決未來 HPC 環境建置對於效能、擴充性、可靠度、電源、以及密度等方面的要求。從入門級產品到超高階應用,在價位與效能之間均可取得理想的平衡點。

英特爾副總裁暨工作站與高效能運算總經理 Charles Wuischpard 表示:「英特爾正透過將 Intel Omni Scale Fabric 整合到 Knights Landing,重新擘劃 HPC 系統的基礎元件,這也象徵了 HPC 產業的一大轉捩點和里程碑。Knights Landing 將是第一顆真正的多重核心(many-core)處理器,可以解決現今記憶體與 I/O 效能方面的種種挑戰。它將讓程式開發人員能運用現有的程式碼與標準編程模型,在各種類型的應用上獲得顯著的效能提升。其平台設計、編程模型、以及均衡的效能,讓它成為第一個邁向百萬兆級(Exascale)的解決方案。」

Knights Landing--無與倫比的整合

除了 PCIe 擴充卡選項外,Knights Landing 也將提供獨立處理器版本,可直接裝在主機板插槽上。插槽版本不僅排除複雜的編程作業,還消弭透過 PCIe 傳遞資料的頻寬瓶頸,這也是 GPU 與加速器解決方案常見的問題。Knights Landing 晶片封裝內將包含高達 16GB 的高頻寬記憶體。此項和美光(Micron)合作開發的新記憶體,其頻寬高於 DDR4 記憶體5倍,比起目前的 GDDR 記憶體能源效率提高 5 倍,密度則增加 3 倍。在搭配整合式 Intel Omni Scale Fabric 時,新的記憶體解決方案使得Knights Landing 能安裝成獨立的運算組件,藉由減少元件數量以節省空間與能源。

Knights Landing 內含超過 60 個針對 HPC 強化的 Silvermont 架構核心,預計將能提供超過 3 TFLOPS 的雙倍精準度運算效能(double-precision performance),以及比目前世代產品提升 3 倍的單執行緒運算效能(single-threaded performance)。作為獨立式伺服器處理器,Knights Landing  將支援 DDR4 系統記憶體,以及和 Intel Xeon 處理器平台相仿的功能與頻寬,藉以為應用程式提供大幅擴充的記憶體空間。Knights Landing 將與 Intel Xeon 處理器維持二進位程式碼相容性(binary-compatible),讓軟體開發業者易於重複運用為數可觀的現有程式碼。

對於偏好分立式元件,以及無須升級其他系統元件便可快速升級的客戶,Knights Landing 與Intel Omni Scale Fabric 控制器都將推出獨立式 PCIe 擴充卡。現有的 Intel True Scale Fabric 與未來的 Intel Omni Scale Fabric 之間都將維持應用程式相容性,因此客戶不必修改其程式就能轉移到新的光纖技術。針對目前購買 Intel True Scale Fabric 的客戶,當 Intel Omni Scale Fabric 問市時,英特爾將提供程式並協助升級到此最新技術。

Knights Landing 處理器預計將從 2015 下半年起使用於 HPC 系統。舉例來說,美國國家能源研究科學計算中心(National Energy Research Scientific Computing Center,NERSC)在今年 4 月宣布將於 2016 年進行一項 HPC 安裝計畫,此系統將服務超過 5,000 位使用者,以及超過 700 項超大規模的科學研究專案,該計畫即可採用此一新的處理器。

美國勞倫斯博克萊國家實驗室能源研究科學計算中心主任 Sudip Dosanjh 博士表示:「我們非常高興與 Cray 和英特爾共同合力開發 NERSC 的下一部超級電腦『Cori』。Cori 將內含超過 9,300 顆英特爾 Knights Landing 處理器,並將提供一個編程模型協助我們的使用者帶來邁向 Exascale 等級的運算。我們的程式碼經常受限於記憶體的頻寬以致無法發揮極致效率,未來則可受益於 Knights Landing 在封裝記憶體的超高速度。我們期盼將實現在現今超級電腦上無法進行的新科學研究。」

Omni Scale Fabric新的光纖技術與速度

Intel Omni Scale 結合從 Cray 與 QLogic 購入的 IP,與英特爾自家的創新研發,將涵蓋配接器、邊界交換器(edge switch)、director 交換器系統、開放資源光纖管理系統與軟體工具等整個產品系列方案。此外,現今光纖中的 director 交換器,其內部的傳統電子收發器將被 Intel Silicon Photonics 解決方案所取代,此解決方案將提高連結埠密度、簡化佈線、以及降低成本。內含 Intel Silicon Photonics 的佈線與收發器解決方案可搭配Intel Omni Scale 處理器、配接卡、以及邊界交換器一同使用。

英特爾超級運算的動能持續加溫

現今一代的Intel Xeon 處理器與Intel Xeon Phi 協同處理器是目前全球最快電腦系統的動力核心(效能達35 PFLOPS 的中國「天河二號(Milky Way 2)」)。Intel Xeon Phi 協同處理器亦被運用在全球200 多家 OEM 廠商所設計的系統中。

在今日發表的第 43 屆 Top500 超級電腦排名中,內含英特爾處理器的系統在所有上榜的超級電腦中佔了超過 85%,在所有新進榜的超級電腦中更佔了 97%。英特爾在推出首款多重核心架構產品Intel Xeon Phi 協同處理器後的 18 個月,內含此處理器的系統已在所有 Top500 超級電腦的總效能中佔有 18% 的比重。 

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