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英特爾:2018將跨入Exascale級運算領域

上網時間: 2011年11月24日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:Xeon  Top500  超級電腦  PCI Express  Knights Corner 

英特爾(Intel)日前公佈最新的 Xeon 處理器 E5 系列,據稱是首顆支援 PCI Express 3.0 I/O整合技術的伺服器晶片。而在2011年超級電腦大會(SC11)上,英特爾也公布針對高效能運算(HPC)所設計、內含新一代 Xeon 處理器以及 Intel Many Integrated Core (Intel MIC) 架構的平台。該公司希望2018年前可帶領產業跨入百萬兆級(Exascale)運算領域。

英特爾資料中心與聯網系統事業群技術運算部總經理Rajeeb Hazra指出:「Intel Xeon處理器E5系列是全球首顆支援完全整合PCI Express 3.0規格的伺服器專用處理器。PCIe 3.0不僅提供較PCIe 2.0高2倍的互連頻寬,還帶來功耗更低且密度更高的伺服器建置組態。新的架構控制器(fabric controllers)受惠於PCI Express 3.0規格的優勢,能更有效率地控制效能,並加快資料傳輸,以因應HPC超級電腦中持續增加的節點。」

初期的效能測量數據顯示,相較於前一代的Intel Xeon 5600處理器系列,Intel Xeon E5處理器在FLOPS(以Linpack測得的每秒浮點運算效能)方面高出2.1倍,在執行實際HPC運算作業方面的效能則高出70%。

據表示,在首次出貨給超級電腦中心之後的兩個月內,內含Intel Xeon E5處理器的系統已在TOP500排行榜佔了10個席位。超過2萬顆該款處理器正在運算,所累計的尖峰效能超越3.4 Petaflop。

另外,Intel也宣佈 Xeon E5系列將為許多未來新組建的超級電腦採用,包括德州先進運算中心(Texas Advanced Computing Center) 10 PFLOPS運算等級的“Stampede”、美國國家大氣研究中心(The National Center for Atmospheric Research) 1.6 PFLOPs運算等級的“Yellowstone”、 法國國家高效能運算中心(GENCI) 1.6 PFLOPS運算等級的“Curie”、國際核融合能源研究中心(International Fusion Energy Research Center,IFERC) 1.3 PFLOPS運算等級的系統、以及美國航太總署(NASA)超過1 PFLOPS運算等級的“Pleiades”。

英特爾於9月已開始向少量的雲端與HPC客戶供應Intel Xeon處理器E5系列,預計將於2012上半年開始大量供貨。英特爾預期將有400款內含Intel Xeon處理器E5系列的系統設計,數量幾乎是Xeon5500/5600處理器世代的一倍。初期投產階段的需求較前一代Intel Xeon 5500或5600系列處理器多了約20倍。

突破1 TFLOPS 效能

在此同時,英特爾也公佈了代號為「 Knights Corner 」的產品,這是首款內含Intel Many Integrated Core (Intel MIC)架構、可商業化的協同處理器(co-processor),首次展示打破了1 TFLOPS的雙倍精準度運算效能(double precision performance)標準。英特爾表示將加碼投資,並與研發實驗室進行新的合作計畫,期望在2018年達到百萬兆級(Exascale)運算的效能目標。

該公司表示,Intel MIC架構的效益涵蓋許多應用領域,包括氣象模型、斷層攝影、蛋白質折疊結構、以及先進材料模擬等應用。而在SC11中展示的代號「 Knights Corner 」的 Intel MIC架構協同處理器,已展現了超過1 TFLOP的雙倍精準度浮點運算效能(測量基準為雙倍精準度的一般矩陣乘法——DGEMM)。英特爾表示,這是單一處理晶片首度能在現場展示達到如此高的效能。

Hazra指出,1997年,英特爾在Sandia實驗室的“ASCI RED”系統中,首次展示內含9,680顆Intel Pentium Pro處理器的Teraflop等級超級電腦。如今能在一顆內含Intel MIC架構的晶片中獲得如此高的效能,無疑是重大里程碑。」

“Knights Corner”是首款商業化的Intel MIC架構產品,將採用英特爾最新3-D三閘(Tri-Gate)電晶體與22奈米(nm)製程,並內含超過50個核心。正式問市時,Intel MIC產品不僅將採用專為處理高度平行作業所設計的架構來提供超高效能,還能相容於現有的x86編程模式與工具。

Hazra表示:「Knights Corner協同處理器相當獨特,它不同於傳統的加速器,不僅可完全存取,而且可加以編程,本身就像功能完整的HPC運算節點,應用程式會把它視為執行Linux作業系統的電腦本身,獨立於主機作業系統之外。」

Intel MIC架構的其中一項優勢就是能執行現有的應用程式,而且不必把程式碼移植到新的編程環境。這將讓科學家能同時運用CPU與協同處理器的效能,加速執行現有的x86應用程式,進而大幅節省時間、成本、以及資源,免去用專利語言重新撰寫程式的麻煩。

加碼投資Exascale級運算實驗室

正如先前在德國漢堡舉行的2011年國際超級電腦會議(International Supercomputing Conference)中所宣佈,英特爾的目標是在2018年提供Exascale級運算的效能(比目前的效能高出100倍以上),而且消耗電力僅是現今頂尖超級電腦的兩倍。要達到這項目標的基礎,必須和HPC業界緊密地合作,而今天Hazra宣布的多項新計畫,將有助於達成這項目標。

英特爾與巴塞隆納超級電腦中心(Barcelona Supercomputing Center,BSC)已簽署跨年度的協議,將在巴塞隆納設立Exascale級實驗室,這是英特爾在歐洲設立的第四座Exascale級研究實驗室,前三座分別設在法國巴黎(Paris)、德國尤利希(Juelich)、以及比利時魯汶(Lueven)。新實驗室專注於研究Exascale級的超級電腦在編程與執行階段系統方面的擴充問題。

此外,英國的科學與技術設施委員會(Science and Technology Facilities Council,STFC)與英特爾已簽署備忘錄,雙方將共同開發與測試相關技術,打造未來的超級電腦。在這項初期協議的規範下,STFC位於英國Daresbury實驗室的運算科學家將與英特爾合作,針對英特爾目前與未來的硬體以及領先業界的軟體應用進行測試與評估,以確保科學家能妥善運用未來的英特爾超級電腦系統。





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