Serverové architektury pro HPC 2023

Intel Xeon Sapphire Rapids

Procesory Intel Xeon Max jsou prvními x86 čipy na trhu, které přinášejí integrovanou High Bandwidth Paměť (HBM). Intel v tomto směru vidí možné zrychlení výpočtů a dalších běžných operací v HPC sféře. Bohužel jako jediný je stále vyráběn zastaralým Intel 7 (10nm)* procesem, takže nemůže dosáhnout takového potenciálu, jako čipy s nižším výrobním procesem, jako např. 7nm, který je v dnešní době víceméně standardem.

Intel Xeon Max nabízí až 60* výkonných jader složených ze čtyř čipů, které jsou propojeny technologií Intel multi-die interconnect bridge (EMIB). Dále procesor obsahuje již zmíněných 64 GB HBM paměti, podporu pro PCI Express 5.0 a CXL1.1 I/O. To vše s maximální spotřebou 350 wattů*. Xeon Max procesory tak mají kapacitu přes 1GB HBM paměti na jedno jádro, což je velikost, do které lze uložit většinu běžných HPC instrukcí a tímto způsobem výpočtu a běhu aplikací lze dosáhnout až 4.8x lepšího výkonu oproti konkurenčním řešením pro HPC.

Procesory Intel Xeon

Procesory Intel Xeon jsou dlouhodobě leader serverového sektoru na trhu – posledních 5 let si držely podíl přes 75% a první místa v seznamech nasazení. Pro mnoho společností jsou jasnou volbou díky široké podpoře funkcí, bezpečnosti, slušného poměru cena/výkon a dobré spolehlivosti.

HBM2E Paměť

Jak je výše zmíněno, Intel Xeon Max procesory mají integrovanou HBM paměť přímo do procesoru, čímž mohou vytvořit mnoho výhod pro pracovní prostředí serverových či HPC aplikací.
HBM paměť je totiž možné nakonfigurovat do několika „seskupení“, kdy z každého z nich může těžit jiná aplikace.Paměť lze jednak využívat jako pseudo-L4 cache, čímž se mohou urychlit aplikace závislé na rychlé paměti. Dále ji můžeme jednoduše spojit s celkovou systémovou pamětí, přičemž při konstrukci aplikací stále můžeme využívat předností HBM a konkrétně na ně cílit. Poslední možný scénář může vypadat tak, že celkový systém nemá žádnou systémovou paměť RAM, ale využívá pouze tu integrovanou v procesoru, čímž má stále přístup k poměrně velké kapacitě s obrovskou rychlostí.

Vícesocketové zapojení

Stejně jako jeho předchůdci, procesory Intel Xeon Max umožňjí vícesocketové zapojení, a to až po osmi čipech na jeden systém. Tím můžeme dosáhnout obrovského výkonu pro HPC aplikace, enormní kapacity paměti ram (až 48TB!) a ve spojení například s akcelerátory Intel Xe DC GPU lze vytvořit jednak cenově ne příliš náročný, ale také spolehlivý, výkonný a úsporný HPC systém. A předpokládáme uvedení HPE Superdome Flex, který bude škálovat ještě lépe.

Nasazení v superpočítačích

Největším superpočítačem, který má být postavený na platformě Intel Xeon Sapphire Rapids je očekávaný superpočítač Aurora. Slíbeno má například přes 7 PB paměti RAM a 150 PB úložiště. Vše bude propojeno technologiemi od společnosti CRAY, kterou Intel koupil a provozoval pod jménem Intel Omni-Path, ale později ukončil její vývoj (momentálně je podpora poskytována společností Cornelis networks). Dodání bylo oznámeno již v roce 2015, ovšem k dnešnímu datu je superpočítač stále ve výstavbě.

Superpočítač ve výsledku má dosahovat výkonu 150 PetaFLOPs se spotřebou cca 13 MW.

Reálné testy v praxi

Intel u své nejnovější řady slibuje vynikající výkon, což nově potvrzují i první testy procesoru v praxi. Velký posun je vidět například v sektoru, který má na trhu značně velký podíl a je tvoře

n převážně systémy střední třídy s počtem jader okolo 32.

Zde intel nasadil svůj 32-jádrový model 4. generace škálovatelných procesorů Intel Xeon proti konkurenčnímu procesoru s 32 jádry aktuální generace. V takovém porovnání procesor Intelu exceloval zejména v efektivitě, kdy Intel uvádí až o 50% lepší energetickou efektivitu vůči konkurenci, dále pak Intel nahání výkon se speciálním AI Enginem, který je vestavěný do každého Xeon jádra pro optimalizaci výkonu a vytížení. Následně rozhodně stojí za zmínku podpora Intel AMX (Advanced Matrix Extensions), což jsou knihony pro práci s maticemi a výpočty urychlující AI aplikace a jejich vývoj a nasazení.