三款新型超級計算機榮登Green500 List

就在過去的幾年里，超級計算加速進入了超算時代——世界上最龐大的機器每秒能夠執(zhí)行超過10億次運算。但是，除非效率的大幅提高能夠沿著指數(shù)增長曲線進行干預(yù)，否則預(yù)計計算也將需要越來越不切實際且不可持續(xù)的能源——甚至根據(jù)一項被廣泛引用的研究，到2040年，計算所需的能源將超過當今世界的總產(chǎn)出。

幸運的是，高性能計算社區(qū)現(xiàn)在不僅將重點轉(zhuǎn)移到提高性能（以原始PB級或EB級為單位）上，而且還轉(zhuǎn)移到更高的效率上，增加了每瓦的操作次數(shù)。

近日公布了最新的Top500超級計算機排名（世界上最強大的機器列表，https://www.top500.org/lists/top500/2024/06/）及Green500（世界上效率排名最高的機器，https://www.top500.org/lists/green500/2024/06/）。Top 500超級計算機中領(lǐng)先的10臺基本保持不變，由橡樹嶺國家實驗室的Frontier exascale計算機領(lǐng)導(dǎo)。前十名中只有一個新成員，排名第六：瑞士國家超級計算中心的Alps系統(tǒng)。與此同時，阿貢國家實驗室的Aurora將其規(guī)模擴大了一倍，但仍保持著第二梯隊的排名。另一方面，在Green500榜單上，新來者進入了前三名，這表明世界上一些最新的高性能系統(tǒng)可能在追求效率多余純粹的功率。

在新的Green500名單中，Jülich超級計算中心的原型系統(tǒng)JEDI名列榜首，該系統(tǒng)將用于其即將推出的JUPITER exascale計算機。排名第二和第三的是布里斯托爾大學(xué)的Isambard AI，也是一個更大計劃系統(tǒng)的第一階段，以及波蘭Cyfronet組織的Helios超級計算機。排在第四位的是上屆榜單的領(lǐng)導(dǎo)者，西蒙斯基金會的Henri。

Green500榜單上排名前三的系統(tǒng)有一個共同點——它們都是用英偉達的Grace Hopper超級芯片構(gòu)建的，該芯片是Hopper（H100）GPU和Grace CPU的組合。偉達加速數(shù)據(jù)中心走向市場戰(zhàn)略總監(jiān)Dion Harris表示，Grace Hopper架構(gòu)如此高效的主要原因有兩個。第一個是Grace CPU，它得益于ARM指令集架構(gòu)卓越的電源性能。此外，他說，它還集成了一種稱為LPDDR5X的存儲器結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)通常存在于手機中，并針對能效進行了優(yōu)化。

Harris說，Grace Hopper的第二個優(yōu)勢是在Hopper GPU和Grace CPU之間新開發(fā)的互連。該連接利用了CPU和GPU在一塊板上彼此接近的優(yōu)勢，實現(xiàn)了每秒900吉比特的帶寬，大約是最新PCIe第5代互連的7倍。Harris提到，這使得GPU能夠快速訪問CPU的內(nèi)存，這對于人工智能訓(xùn)練或圖形神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等高度并行的應(yīng)用程序尤為重要。

三個頂級系統(tǒng)都使用Grace Hoppers，但Jülich的JEDI仍以顯著的優(yōu)勢領(lǐng)先——每瓦72.7千兆次，而第二名為每瓦68.8千兆次（上屆排名第一為每瓦65.4千兆次）。JEDI團隊將他們的額外成功歸功于他們將芯片連接在一起的方式。他們的互連結(jié)構(gòu)也來自英偉達——Quantum-2 InfiniBand——而不是其他兩個頂級系統(tǒng)使用的HPE Slingshot。

JEDI團隊還引用了他們?yōu)檫m應(yīng)Green500基準所做的具體優(yōu)化。除了使用所有最新的英偉達設(shè)備外，JEDI還通過其冷卻系統(tǒng)降低了能源成本。JEDI不使用空氣或冷凍水，而是在其計算節(jié)點中循環(huán)使用熱水來處理多余的熱量。Jülich高性能計算部門負責(zé)人Benedikt von St.Vieth表示：“在正常天氣條件下，多余的熱量可以通過自由冷卻裝置來解決，而不需要額外的冷水冷卻?！?/p>

JUPITER將使用與其原型JEDI相同的架構(gòu)，von St.Vieth表示，他的目標是保持原型的大部分能效——盡管隨著規(guī)模的擴大，互連結(jié)構(gòu)可能會損失更多的能量。

當然，最關(guān)鍵的是這些系統(tǒng)在實際科學(xué)任務(wù)中的性能，而不僅僅是在Green500基準上?！翱吹竭@些系統(tǒng)上線真的很令人興奮，”英偉達的Harris說，“但更重要的是，我們真的很高興看到這些系統(tǒng)的科學(xué)成果，因為我認為（能效）對應(yīng)用的影響甚至比基準更大?！?/p>

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