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“高性能计算领跑者”的选择 同超越 共成就

日期: 2022-08-02 浏览次数: 3

全 球 首台 基 于 AMD EPYC 处 理器 和 AMD Instinct 加速器的 Exascale 超级计算机,AMD(超 威)助力 Frontier 成就最强算力,AMD 正在为全 球速度领先和超高能效的超级计算机提供动力,也 进一步展示了其技术在高性能计算(HPC)领域的 持续性领跑地位。 

2022 年 5 月 30 日, 世 界 超 算 两 大 学 术 会 议之一的 ISC 在德国汉堡举行,本次会议公布了 第 59 届的全球超级计算机 Top500 榜单。登 顶 本次榜单的是由美国橡树岭国家实验室研制,基 于 AMD EPYC CPU 和 AMD Instinct 加速器的 Frontier 超级计算机,该超级计算机在 Top500、 Green500 和 HPL-AI 性能排行榜上均获得第一 名,这在业界尚属首次。事实上,AMD 正在为全 球 TOP10 超级计算机中的五台,和 TOP10 高效 超级计算机中的八台提供动力。 

据介绍,Frontier 在美国橡树岭国家实验室 的 计 算 设 施 (OLCF) 占 地 372 平方米, 由 74 个 Cray EX 机柜组成,拥有 9,408 个节点,每个节 点 配 备 一 个 AMD Milan “Trento” 7A53 EPYC CPU 和四个 AMD Instinct MI250X GPU(GPU 核心总数达到了 37,632)。每个节点通过 Hewlett Packard Enterprise(HPE) 的 200 Gbit/ 秒 的 Slingshot-11 互相连 接。每个节点在 CPU 上 运行 512GiB DDR4 内存,在整个节点上运行了 512GiB HMB2e(每 个 GPU128GiB)以 及一 致 的内存。整个 Frontier 系统聚合了 8,730,112 个计 算核心,9.2PB 的内存(包括 4.6PB 的 DDR4 和 4.6PB 的 HBM2e),37PB 的节点本地存储,并 可访问 716PB 的中心范围存储。 

在 Linpack 基准测试中,这台超级计算机的 稳定运行速度可高达 1.1EPlop/s(百亿亿每秒),理论速度高达 1.68EPlop/s。根据榜单的成绩来 看,Frontier 无疑是是鹤立鸡群的存在,以稳定速 度计,比排名第二的日本超级计算机 Fugaku 整整 快了 2.49 倍,理论速度更是快了 3.14 倍。事实上 Frontier 的稳定 速 度,甚至 超 过了最 新 Top500 榜单中后面七个系统的分数总和。

Frontier 不 仅 在 性 能 有 成 倍 提 升, 还 拥 有 非 常 出 色 的 功 耗 表 现。 相 比 之 下,Frontier 功 耗 仅 为 21,100KW, 比 排 名 第 二 的 Fugaku 的 29,899KW 功耗还要更低,仅相当于 Fugaku 的 71%。 同 时,Frontier 还 以每 瓦 52.23gigaflops 的 极 高 能 效 比, 超 过 了 日 本 的 Preferred Networks MN-3 系统,在 Green500 中也位 居 榜首。 

此 外,Frontier 测 试 和 开 发 的 系 统(TDS) 在 Green500 榜单 上 也 名 列 前 茅, 仅 通 过一 个 基 于 优 化 后 第 三 代 AMD EPYC( 霄 龙) 处 理 器 和 AMD Instinct MI250x 加 速 器 的 机 柜 就 可 提 供 62.68 gigaflops/watt 的 能 效。 最 终, 根据 High-Performance Lin pack-Accelerator Introspection 或 HPL-AI 测 试 显 示,Frontier 的 混 合 精 度 计 算 性 能 达 到 了 6.68 exaflops。 Frontier下一步将继续进行该系统的测试和验证, 将于 2022 年晚些时候进行最终验收以及早期科学 访问,并在 2023 年初向全面科学开放。 

在 其 他 AMD EPYC 和 AMD Instinct MI200 系统中,CSC 的 Lumi 超级计算机以 152 petaflops 的 性 能 在 Top500 榜单中 排 名第三, 并 以 51.63 gigaflops/watt 的 能 效 在 Green 500 榜单中同 样 排 名第三,GENCI-CINES 的 Adastra 系统则在 Top500 榜单中排名第十,在 Green500 榜单中排名第四。这些系统进一步强 调了 AMD Instinct 加速器 在节点、机 柜和系统 层面的超高性能和效率。 

此外,Top500 和 Green500 榜单还 展 示了 整个 HPC 行业对 AMD 解决方案采用的迅速增长。 在 Top500 榜单中,AMD 共为 94 个系统提供动 力,年同比增长 95%,同样 AMD Instinct MI200 加速器也首次进入 Top500 榜单,并为 7 个系统 提 供动力。这一 代 基 于 AMD Instinct 的系 统 在 Top500 榜单上所提供的性能几乎相当于 Top500 上其余 161 个加速系统的 flops 之和。 

反观 Green500 榜单,AMD EPYC 处理器 和 AMD Instinct 加速器正在驱动着排名前四的 高效超级计算机。除此之外,AMD 产品在前十名 中独占 8 席,在前二十名高效超级计算机中也占了 17 席。 

AMD 高级副总裁兼数据中心解决方案事业部 总经理 Forrest Norrod 表示 :“我们很高兴看到 AMD EPYC 处理器和 AMD Instinct 加速器正在 驱动着世界上速度领先、超高能效的超级计算机, 和首台突破 Exascale 瓶颈的超级计算机。创新并 为超级计算机提供更强性能和效率,这对解决世界 上极为复杂的挑战至关重要。AMD EPYC 处理器 和 AMD Instinct 加速器将继续加速高性能计算的 发展,并为推动科学发现提供所需的性能。” 

橡树岭领导计算设施科学中心主任 Bronson Messer 认 为 :“ 基 于 AMD 和 HPE 的 Frontier 超级计算机代表着科学和 HPC 行业的巨大进步。 我们与 AMD 的合作对于我们确保部署世界上领先 的计算科学平台至关重要。Frontier 超级计算机通 过更强大的 AMD CPU 和 AMD Instinct 加速器, 以及增强型 AMD ROCm 5.0 开放软件平台的综 合性能,为全人类利益提供研究人员所需的科学 研究性能。” 

Lumi 超 级 计 算 机 基 础 设 施 主 管 Pekka Manninen 说 :“Lumi 是 EuroHPC 世界级 超 级 计算机中的一员,也是适用于人工智能的领先平 台之一,该超级计算机在建造之初便考虑到领先 的环境可持续性和性能。AMD EPYC 处理器和 AMD Instinct 加速器帮助我们实现了雄心勃勃的 科学研究目标,同时还满足甚至超越了欧盟极严 苛的气候目标。我们对其达到 51.63 gigaflops/ watt 的能效,并荣膺 Green500 榜单中的第三名 感到十分自豪。” 

事实上,对 AMD 来说本次排名更有意义,因 为 Frontier 超算使用的是 AMD 的第三代 EPYC 64 核处理器及 Instinct MI250X 加速卡,最强超 算同时用了AMD 的 CPU及显卡,某种意义上来说, AMD 在高性能计算上终于重回巅峰。在超算领域, AMD 上一次拿到 TOP 500 第一还是 2012 年的 泰坦超算,当时的处理器是 AMD 皓龙 6274 16 核,加速卡是 NVIDIA 的 Tesla K20X,峰值浮点 性能最终达到了 27 PFlops,即 2.7 亿亿次。泰坦 超算在 2019 年就退役了,经过近两年的研发,依 靠 AMD EPYC 处理器性能优势,AMD 终于在超 级计算机领域开始收复失地,随着 Frontier 超算终于拿回了久违的桂冠。 

回 看 这 次 超 算 大 会,AMD 无 疑 是 这 次 的 TOP500 超算榜单中的最大赢家,可谓大获全胜, 不仅仅 Frontier 超算拿到第一,实际上在前十名 中有 5 个超算都基于 AMD 处理器的,其中包括 第三名的 Lumi、第七名的 Perlmutter、第八名的 Selene 及第十名的 Adasdtra。 


基于 AMD 的 HPC 生态系统持续增长 

AMD 正在通过帮助来自制造业、生命科学、 金融服务、气候研究等众多关键研究领域的合作 伙伴和客户部署各种规模的集群领导着 HPC 的发 展。例如,AMD EPYC 处理器正在为泰国国家科 学技术发展局的最新超级计算机提供动力,并为 医学、天气预报等方面的研究提供性能。此外,俄 亥俄州超级计算机中心近日宣布的全新 HPC 集群 Ascend,也是由基于 AMD EPYC 处理器的 Dell Technologies PowerEdge 服务器驱动。 

AMD Instinct 和 ROCm 生 态 系 统 可 为 客 户 提 供 针 对 HPC、AI 和 机 器 学 习 以 及 HIP 和 OpenMP 编程模 型、编译器工具链 和科 学 与工 业应用分析工具等关键应用程 序的支持。此外, AMD Accelerator Cloud 还 可 提 供 一 个 可 远 程 访问、评 估 和充分 利用 AMD Instinct 加 速器和 ROCm 软件的环境。 


云端 HPC 

云端 HPC 通过扩大其对计算的访问,释放了 关键的研究应用程序和商业工作负载,进而实现 更好的产品设计并加速上市时间。使用机密计算 的最新 Google Cloud C2D 虚拟机(VMs)扩展 了 AMD EPYC 处理器的势头,为领先的云服务 提供商提供高性能且高效的 HPC 解决方案。电动 超级跑车厂商 Rimac 最近采用了基于使用 AMD 3D-Cache 技术的第三代 AMD EPYC 处理器的 Microsoft(微软)Azure HBv3 虚拟机,以提高 其电动车超级跑车模拟的性能和可扩展性。 


云端 HPC 的普惠性 

AMD 正在通过帮助来自制造业、生命科学、 金融服务、气候研究等众多关键研究领域的合作伙伴和客户部署各种规模的集群,领导 HPC 的发展。 我们矢志于让 HPC 的算力以更高效便捷的方式对 外提供,将 HPC 价值彻底释放 ; 

● 采用基于使用 AMD 3D V-Cache 技术的 第 三代 AMD EPYC 处 理 器 的 Microsoft Azure HBv3 虚拟机,为 Rimac 提高其电动车超级跑车 模拟的性能和可扩展性 ; 

● 云端 HPC 通过扩大其对计算的访问,释放 了关键的研究应用程序和商业工作负载,进而实现 更好的产品设计并加速上市时间。 


AMD 平台推动 E 级超算的秘密 

AMD EPYC 处 理 器 :独 特“ZEN3” 架 构、 领先的 7nm 制程工艺、强大 1/0(128 条 PCle 4.0 通道)和内存带宽等优势,让 AMD EPYC 助力 Frontier 突破 Exascale 瓶颈 ; 

Infinity 架构 :AMD Infinity 架构助力 x86 性 能、效率、安全功能和整体系统吞吐能力大幅提高, AMD InfinityFabric 技术实现芯片间高带宽、低延 迟的互连和一致性的结构 ; 

AMD Instinct 加速器 E :AMD Instinct 加速 器提供灵活的高性能计算引擎、高带宽内存以及可 扩展的连结和通信技术,为百亿亿级超级计算机的 计算挑战提供有力支持。

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