Ang mga malalaking pagbabago ay sa wakas sa abot-tanaw para sa mga supercomputer

Sa pagbabalik-tanaw sa kumperensyang supercomputing ng ISC na linggong ito, mukhang ang supercomputing na mundo ay makakakita ng ilang mga malalaking pag-upgrade sa susunod na ilang taon, ngunit ang pag-update sa dalawang beses na taunang Top 500 na listahan ng pinakamabilis na supercomputers sa buong mundo ay hindi naiiba sa ang nakaraang bersyon.

Ang pinakamabilis na computer sa mundo ay nagpapatuloy na ang dalawang napakalaking Chinese machine na nanguna sa listahan sa loob ng ilang taon: Sunway TaihuLight computer mula sa National Supercomputing Center ng China sa Wuxi, na may matagal na pagganap ng Linpack na higit sa 93 petaflops (93 libong trilyong lumulutang point operasyon bawat segundo); at ang computer ng Tianhe-2 mula sa National Super Computer Center ng China, na may matagal na pagganap ng higit sa 33.8 petaflops. Ito ay nananatiling pinakamabilis na machine sa pamamagitan ng isang malaking margin.

Ang bagong numero ng tatlo ay ang Piz Daint system mula sa Swiss National Supercomputing Center, isang sistema ng Cray na gumagamit ng Intel Mga Xeons at Nvidia Tesla P100s, na kung saan ay na-upgrade kamakailan upang bigyan ito ng isang Linpack ng matagal na pagganap ng 19.6 petaflops, dalawang beses sa nakaraang kabuuan. Inilipat ito mula sa numero ng walong sa listahan.

Ibinabagsak nito ang tuktok na sistema ng US - ang Titan system sa Oak Ridge National Laboratory - hanggang sa ika-apat na lugar, na ginagawa ito sa kauna-unahang pagkakataon sa dalawampung taon na walang sistema ng US sa pinakamataas na tatlo. Ang natitirang bahagi ng listahan ay nananatiling hindi nagbabago, kasama ang US pa rin para sa limang sa nangungunang 10 pangkalahatang, at ang Japan para sa dalawa.

Kahit na ang pinakamabilis na listahan ng computer ay hindi nagbago nang marami, maraming mga pagbabago sa ibang lugar. Sa listahan ng Green 500 ng mga pinaka-mahusay na sistema ng kapangyarihan, siyam sa nangungunang sampung ang nagbago. Sa tuktok ay ang sistema ng Tsubame 3.0, isang nabagong sistema ng HPE ICE XA sa Tokyo Institute of Technology batay sa isang Xeon E5-2680v4 14 core, interniyon ng Omni-Path, at Tesla P100 ng Nvidia, na nagbibigay-daan para sa 14.1 gigaflops bawat watt. Ito ay isang malaking tumalon mula sa DGX Saturn V ng Nvidia, batay sa platform ng DGX-1 ng firm at P100 chips, na numero uno sa listahan ng Nobyembre ngunit bilang ng sampu sa oras na ito, sa 9.5 gigaflops / Watt. Ang P100 ay nasa siyam sa tuktok na sampung Green500 system.

Ang paglabag sa 10 gigaflops / watt ay isang malaking pakikitungo dahil nangangahulugan ito na ang isang hypothetical exaflop system na binuo gamit ang teknolohiya ngayon ay kumonsumo sa ilalim ng 100 megawatts (MW). Iyon ay marami pa rin - ang target ay 20-30 MW para sa isang exaflop system, na inaasahan na makita ng mga mananaliksik sa susunod na limang taon o higit pa - ngunit ito ay isang malaking hakbang pasulong.

Tulad ng listahan ng Nangungunang 500, mayroon lamang mga menor de edad na pagbabago sa magkatulad na listahan na may iba't ibang mga benchmark, tulad ng benchmark ng High Performance Conjugate Gradients (HPCG), kung saan ang mga makina ay may posibilidad na makita lamang ang 1-10 porsyento ng kanilang teoretikal na pagganap ng rurok, at kung saan ang tuktok system - sa kasong ito, ang makina ng Riken K - ay naghahatid ng mas mababa sa 1 petaflop. Parehong ang TaihuLight at ang mga Piz Daint system ay lumipat sa listahang ito. Kung pinag-uusapan ng mga mananaliksik ang tungkol sa isang exaflop machine, malamang na nangangahulugang ang benchmark ng Linpack, ngunit ang HPCG ay maaaring maging mas makatotohanang sa mga tuntunin ng pagganap sa mundo.

Ang paglitaw ng GPU computing bilang isang accelerator - halos palaging gumagamit ng mga Nvidia GPU processors tulad ng P100-ay ang pinaka nakikitang pagbabago sa mga listahang ito sa mga nakaraang taon, kasunod ng pagpapakilala ng sariling accelerator ng Intel, ang maraming-pangunahing Xeon Phi (kasama na ang ang pinakabagong bersyon ng Knights Landing). Ang kasalukuyang Top 500 na listahan ay nagsasama ng mga 91 system na gumagamit ng mga accelerator o coprocessors, kasama ang 74 kasama ang Nvidia GPUs at 17 kasama si Xeon Phi (kasama ang isa pang tatlong gamit ang pareho); ang isa na may isang AMD Radeon GPU bilang isang accelerator, at dalawa na gumagamit ng isang processor na maraming core mula sa PEZY Computing, isang supplier ng Hapon. Ang isang karagdagang 13 system ngayon ay gumagamit ng Xeon Phi (Knights Landing) bilang pangunahing yunit ng pagproseso.

Ngunit marami sa mga mas malaking pagbabago sa mga supercomputer ay nasa abot-tanaw pa rin, habang sinisimulan nating makita ang mas malalaking mga sistema na idinisenyo sa mga konseptong ito. Ang isang halimbawa ay ang bagong MareNostrum 4 sa Barcelona Supercomputing Center, na pumasok sa listahan ng Nangungunang 500 sa numero 13. Tulad ng na-install sa ngayon, ito ay isang sistema ng Lenovo batay sa paparating na bersyon ng Skylake-SP ng Xeon (opisyal na ang Xeon Platinum 8160 24 -core na processor). Ang nakakainteres dito ay ang tatlong bagong kumpol ng "umuusbong na teknolohiya" na binalak para sa susunod na ilang taon, kasama ang isang kumpol na may mga tagaproseso ng IBM Power 9 at Nvidia GPU, na idinisenyo upang magkaroon ng isang ranggo ng pagpoproseso ng kakayahan ng higit sa 1.5 Petaflops; isang pangalawang batay sa bersyon ng Knights Hill ng Xeon Phi; at isang pangatlo batay sa 64-bit na mga processors na ARMv8 na dinisenyo ni Fujitsu.

Ang mga konsepto na ito ay ginagamit sa maraming iba pang mga pangunahing proyekto ng supercomputing, kapansin-pansin ang ilang mga naka-sponsor na ng Kagawaran ng Enerhiya ng US bilang bahagi ng Kolaborasyon ng CORAL nito sa Oak Ridge, Argonne, at Lawrence Livermore National Labs. Ang unang up ay dapat na Summit sa Oak Ridge, na gagamit ng mga processor ng IBM Power 9 at Nvidia Volta GPU, at isinalin upang maihatid ang higit sa 150 hanggang 300 rurok na mga petaflops; kasunod ng Sierra sa Lawrence Livermore, naihatid upang maghatid ng higit sa 100 rurok na petaflops.

Pagkatapos ay dapat nating makita ang Aurora supercomputer sa Argonne National Laboratory, batay sa bersyon ng Knights Hill ng Xeon Phi at itinayo ni Cray, na isinalin upang maihatid ang 180 na mga taluktok ng petaflops. Ang mga CORAL system ay dapat na up at tumatakbo sa susunod na taon.

Samantala, ang mga pangkat ng Tsino at Hapon ay nagplano ng mga pag-upgrade pati na, kadalasang gumagamit ng mga natatanging arkitektura. Ito ay dapat na kawili-wiling panoorin.

Ang isang mas malaking shift ay tila medyo malayo pa lamang: ang paglipat patungo sa pagkatuto ng makina, karaniwang sa pangkalahatang pagkakatulad na mga yunit ng pagproseso sa loob mismo ng processor. Habang ang numero ng Linpack ay tumutukoy sa 64-bit o dobleng katumpakan ng pagganap, mayroong mga klase ng aplikasyon - kasama ang maraming malalim na aplikasyon na nakabase sa neural na network - na gumagana nang mas mahusay sa solong- o kahit kalahating katumpakan na mga kalkulasyon. Sinasamantala ng mga bagong processors ito, tulad ng anunsyo ni Nvidia kamakailan na pagpapahayag ng Volta V100 at ang paparating na bersyon ng Knights Mill ng Xeon Phi. Sa palabas, sinabi ni Intel na ang bersyon, na kung saan ay dapat na sa paggawa sa ika-apat na quarter, ay magkakaroon ng mga bagong set ng pagtuturo para sa "low-precision computing" na tinatawag na Quad Fused Multiply Add (QFMA) at Quad Virtual Neural Network Instruction (QVNNI) .

Ipinapalagay ko na ang mga konsepto na ito ay maaaring mailapat sa iba pang mga arkitektura pati na rin, tulad ng Google TPUs o Intel's FPGAs at Nervana chips.

Kahit na hindi kami nakakakita ng mga malalaking pagbabago sa taong ito, sa susunod na taon dapat nating asahan na makita pa. Ang konsepto ng isang exascale (1000 teraflops) machine ay nakikita pa rin, kahit na malamang na kasangkot ito sa isang bilang ng mga mas malaking pagbabago.