Intel Xeon Phi: nowa architektura dla superkomputerów

Następna generacja procesorów Intel Xeon Phi zapewni nawet 3-krotnie wyższą wydajność przy mniejszym poborze mocy.

Nową technologię połączeń zwaną Intel® Omni Scale Fabric zaprojektowano w celu zaspokojenia wymagań następnych generacji wysokowydajnego przetwarzania (HPC). Intel Omni Scale Fabric zostanie wbudowana w nową generację procesorów Intel Xeon Phi, a także w przyszłe procesory Intel® Xeon® ogólnego przeznaczenia. Owa integracja wraz z optymalizacją architektury struktury połączeń pod kątem HPC ma spełnić wymogi wydajności, skalowalności, niezawodności i gęstości przyszłych wdrożeń HPC. Jest zaprojektowana tak, aby zrównoważyć wydajność i cenę w segmencie podstawowym poprzez wdrożenia na olbrzymią skalę.

„Intel na nowo tworzy architekturę podstawowego elementu systemów HPC, integrując Intel Omni Scale Fabric z układami Knights Landing i wyznaczając w ten sposób kamień milowy dla branży HPC” — powiedział Charles Wuischpard, wiceprezes i dyrektor generalny działu Workstations and HPC w Intelu.

„Knights Landing będzie pierwszym prawdziwym procesorem wielordzeniowym, który sprosta dzisiejszym wyzwaniom wydajności pamięci i interfejsów. Pozwoli programistom wykorzystać istniejący kod i standardowe modele programowania w celu uzyskania znaczących wzrostów wydajności w szerokim zakresie aplikacji. Jego konstrukcja, model programowania i zrównoważona wydajność czynią z niego pierwszy realny krok w kierunku superkomputera eksaflopsowego”.

Knights Landing będzie dostępny jako samodzielny procesor do zamontowania w gnieździe płyty głównej, a także jako karta PCIe. Wersja montowana w gnieździe eliminuje zawiłości programowania i ograniczenia przepustowości danych przez PCIe, typowe dla kart GPU i akceleratorów. W chwili premiery Knights Landing będzie mieć do 16 GB wbudowanej pamięci o wysokiej przepustowości — stworzonej we współpracy z firmą Micron — aby zapewnić nawet pięciokrotnie szybszy transfer w porównaniu do pamięci DDR41, pięciokrotnie wyższą wydajność energetyczną2 i trzykrotnie większą gęstość2 w porównaniu do obecnych pamięci GDDR. Nowe rozwiązanie pamięci w połączeniu ze zintegrowanym Intel Omni Scale Fabric pozwoli na instalowanie układu Knights Landing jako samodzielnego bloku obliczeniowego, oszczędzając miejsce i energię przez zmniejszenie liczby komponentów.

Knights Landing, oparty na ponad 60 rdzeniach o architekturze Silvermont ulepszonej pod kątem HPC, ma zapewnić ponad 3 teraflopy wydajności o podwójnej precyzji3 i trzykrotnie większą wydajność jednowątkową4 w porównaniu z obecną generacją. Jako samodzielny procesor serwerowy Knights Landing będzie obsługiwać pamięć systemową DDR4 porównywalną pod względem pojemności i przepustowości do platform opartych na procesorach Intel Xeon, pozwalając na stosowanie aplikacji o znacznie większym użyciu pamięci. Knights Landing będzie binarnie zgodny z procesorami Intel Xeon5, co ułatwia twórcom oprogramowania ponowne wykorzystanie istniejącego kodu.

Dla klientów preferujących rozdzielone układy i szybki sposób rozbudowy bez konieczności wymiany innych komponentów systemu, zarówno Knights Landing, jak i kontrolery Intel Omni Scale Fabric będą dostępne jako oddzielne karty PCIe. Obecnie dostępne rozwiązanie Intel® True Scale Fabric i przyszłe Intel Omni Scale Fabric są ze sobą zgodne pod względem aplikacji, dzięki czemu klienci mogą przejść na nową technologię struktury połączeń bez dokonywania zmian w swych aplikacjach. Klientom kupującym dzisiaj Intel True Scale Fabric firma Intel zaoferuje program aktualizacji do Intel Omni Scale Fabric, gdy nowe rozwiązanie będzie dostępne.

Procesory Knights Landing mają pojawić się w systemach HPC w drugiej połowie 2015 roku. Na przykład w kwietniu National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC) ogłosiło instalację HPC planowaną na 2016 r., która ma obsłużyć ponad 5 000 użytkowników i ponad 700 projektów naukowych o olbrzymiej skali.

„Cieszymy się z naszej współpracy z firmami Cray i Intel przy tworzeniu nowego superkomputera NERSC Cori” — powiedział Dr Sudip Dosanjh, dyrektor NERSC w Lawrence Berkeley National Laboratory.

„Cori będzie składać się z ponad 9 300 procesorów Intel Knights Landing i będzie służyć naszym użytkownikom jako trampolina do eksaskali dzięki wygodnemu modelowi programowania. Nasze kody, które są często ograniczone przepustowością pamięci, również znacznie zyskają na dużej prędkości pamięci wbudowanej w Knights Landing. Czekamy na start nowych projektów naukowych, których nie można wykonać na dzisiejszych superkomputerach”.