MosaicML, провайдер инфраструктуры генеративного искусственного интеллекта, основанный бывшими сотрудниками Intel и учёными-исследователями, анонсировал инференс-платформу Mosaic ML Inference и серию моделей MosaicML Foundation Series, которые компании могут задействовать в качестве основы при создании собственных моделей ИИ.

Как сообщается в пресс-релизе, это решение позволит разработчикам быстро, легко и по доступной цене развёртывать генеративные модели ИИ. «Благодаря добавлению возможностей инференса MosaicML теперь предлагает комплексное решение для обучения и развёртывания генеративного ИИ по наиболее эффективной цене, доступной на сегодняшний день», — отмечено в документе. Клиенты MosaicML отметили, что малые модели, обученные на собственных предметно-ориентированных данных, работают лучше, чем большие универсальные модели вроде GPT 3.5.

Источник изображений: MosaicML

Гендиректор Навин Рао (Naveen Rao) сообщил ресурсу SiliconANGLE, что ценность решения компании для корпоративных клиентов включает два компонента: сохранение конфиденциальности и снижение затрат. Используя решение Inference от MosaicML, клиенты смогут развёртывать ИИ-модели с затратами в четыре раза меньше, чем при использовании большой языковой модели (LLM) от OpenAI, и в 15 раз дешевле при создании изображений, чем при использовании DALL-E 2 этой же компании.

«Мы предоставляем инструменты, работающие в любом облаке, которые позволяют клиентам предварительно обучать, настраивать и обслуживать модели, — сказал Рао. — Если клиент обучает модель, он может быть уверен, что эта модель принадлежит ему». С запуском нового сервиса клиенты MosaicML получают доступ к ряду LLM с открытым исходным кодом, включая Instructor-XL, Dolly и GPTNeoX, которые они могут точно настроить в соответствии со своими потребностями. Все модели получат одинаковую оптимизацию и доступность, что позволит им функционировать с меньшими затратами при развёртывании с помощью MosaicML Inference.

«Это модели с открытым исходным кодом, поэтому клиенты по определению могут настраивать и настраивать и обслуживать их с помощью наших инструментов, — сказал Рао. Компания готова помочь клиентам в работе с их ИИ-моделям. Разработчики смогут выполнять развёртывание в безопасном кластере локально или в облачной инфраструктуре AWS, CoreWeave, Lambda, OCI и GCP. Данные никогда не покидают защищённую среду. Также MosaicML Inference предлагает непрерывный мониторинг метрик кластера.

Кроме того, компания предлагает модель MosaicML Foundational Model, одним из преимуществ которой является очень большое «контекстное окно» — более 64 тыс. токенов или около 50 тыс. слов. Для сравнения, максимальное количество токенов GPT-4 составляет 32 768 или около 25 тыс. слов. Чтобы продемонстрировать работу модели, Рао предоставил ей содержание «Великого Гэтсби» Ф. Скотта Фицджеральда и попросил написать эпилог.

AWS объявила об общедоступности недорогих и высокопроизводительных инференс-инстансов Amazon EC2 Inf2 для генеративного ИИ. Новинки используют фирменные ИИ-ускорители Inferentia2. Как утверждает AWS, это самый экономичный и энергоэффективный вариант запуска моделей генеративного ИИ, таких как GPT-J или Open Pre-Trained Transformer (OPT).

По сравнению с инстансами Amazon EC2 Inf1 инстансы Inf2 обеспечивают до 4 раз более высокую пропускную способность и до 10 раз меньшую задержку (в таких же пределах ускорители Inferentia2 превосходят Inferentia). В настоящее время доступно четыре варианта инстансов Inf2, имеющих до 12 ускорителей AWS Inferentia2 со 192 vCPU, связанных интерконнектом NeuronLink v2. Их совокупная вычислительная мощность достигает 2,3 Пфлопс (BF16 или FP16).

Источник изображений: AWS

Инстансы Inf2 предлагают до 384 Гбайт общей памяти, по 32 Гбайт памяти HBM у каждого чипе Inferentia2, и общую пропускную способность памяти (ПСП) 9,8 Тбайт/с. Такая ПСП особенно важна для для исполнения больших языковых моделей (LLM). А поскольку чипы AWS Inferentia2 специально созданы для ИИ-нагрузок DL, инстансы Inf2 показывают не менее чем на 50 % лучшее соотношение производительности на Ватт по сравнению с другими сопоставимыми EC2-инстансами.

Как и ускоритель AWS Trainium, AWS Inferentia2 имеет два блока NeuronCore-v2, стеки HBM и выделенные механизмы коллективных вычислений для распараллеливания нагрузки на нескольких ускорителях. NeuronCore-v2 включает аппаратные движки для скалярных, векторных и тензорных (матричных) вычислений, а также 512-бит блок GPSIMD, блоки DSP, SRAM и некоторые другие узкоспециализированные движки. Ускоритель поддерживает выполнение кастомных обработчиков (C/C++, PyTorch).

AWS Inferentia2 поддерживает широкий спектр типов данных, включая FP32, TF32, BF16, FP16 и UINT8, позволяя выбрать наиболее подходящий тип данных для своих рабочих нагрузок. Он также поддерживает новый настраиваемый тип данных FP8 (cFP8), который особенно актуален для больших моделей. По словам компании, такие гибкость и реконфигурируемость чипа позволяют добиться максимальной эффективности выполнения ИИ-нагрузок.

Открытый инженерный консорциум MLCommons опубликовал последние результаты ИИ-бенчмарка MLPerf Inference (v3.0). В этот раз поступили заявки на тестирование от 25 компаний, в то время как прошлой осенью в тестировании приняли участие 21 компания и 19 — прошлой весной. Ресурс HPCWire выделил наиболее примечательные результаты и обновления последнего раунда.

Компании предоставили более 6700 результатов по производительности и более 2400 измерений производительности и энергоэффективности. В число участников вошли Alibaba, ASUS, Azure, cTuning, Deci.ai, Dell, Gigabyte, H3C, HPE, Inspur, Intel, Krai, Lenovo, Moffett, Nettrix, NEUCHIPS, Neural Magic, NVIDIA, Qualcomm, Quanta Cloud Technology, rebellions, SiMa, Supermicro, VMware и xFusion, причем почти половина из них также измеряла энергопотребление во время тестов.

Источник изображений: hpcwire.com

Отмечено, что компании cTuning, Quanta Cloud Technology, Relations, SiMa и xFusion предоставили свои первые результаты, компании cTuning, NEUCHIPS и SiMa провели первые измерения энергоэффективности, а неоднократно принимавшие участие вендоры HPE, NVIDIA и Qualcomm представили расширенные и обновлённые результаты тестов.

Набор тестов в MLPerf Inference 3.0 не изменился, но был добавлен новый сценарий — сетевой. Кроме того, были предоставлены улучшенные показатели инференса для Bert-Large, что представляет особый интерес, поскольку по своей природе он наиболее близок к большим языковым моделям (LLM), таким как ChatGPT. Хотя инференс, как правило, не требует столь интенсивных вычислений, как обучение, всё же является критически важным элементом в реализации ИИ.

В целом, NVIDIA продолжает доминировать по показателям производительности, лидируя во всех категориях. Вместе с тем стартапы Neuchips и SiMa обошли NVIDIA по производительности в пересчёте на Ватт по сравнению с показателями NVIDIA H100 и Jetson AGX Orin соответственно. Ускоритель Qualcomm Cloud AI100 также показал хорошие результаты энергоэффективности в сравнении NVIDIA H100 в некоторых сценариях.

NVIDIA продемонстрировала производительность нового ускорителя H100, а также недавно вышедшего L4. Как отметил директор NVIDIA по ИИ, бенчмаркингу и облачным технологиям, компании удалось добиться прироста производительности до 54 % по сравнению с первыми заявками шестимесячной давности. Отдельно подчёркивается более чем трёхкратный прирост производительности L4 в сравнении с T4, а также эффективность работы ПО с Transformer Engine.

Наконец, ещё один любопытный отчёт совместно подготовили VMware, NVIDIA и Dell. Виртуализированная система с H100 «достигла 94 % из 205 % производительности bare metal», задействовав 16 vCPU и из 128 доступных. Оставшиеся 112 vCPU, как отмечается, могут быть использованы для других рабочих нагрузок и не влияют на производительность инференса.

В последнем раунде MLPerf Inference компания Intel также представила интересные результаты в предварительной категории, предназначенной для продуктов, выход которых ожидается в течение шести месяцев. В этом раунде Intel представила в закрытой заявке для ЦОД одноузловые системы (1-node-2S-SPR-PyTorch-INT8) с двумя процессорами Sapphire Rapids (Intel Xeon Platinum 8480+).

Qualcomm отметила, что её ускоритель Cloud AI 100 неизменно показывает хорошие результаты MLPerf, демонстрируя низкую задержку и высокую энергоэффективность. Компания сообщила, что ее результаты в MLPerf Inference 3.0 превзошли все её предыдущие рекорды по пиковой производительности в автономном режиме, энергоэффективности и более низким задержкам во всех категориях. Со времён MLPerf 1.0 производительность Cloud AI 100 выросла на 86 %, а энергоэффективность — на 52%. Всё это достигнуто благодаря оптимизации ПО, так что отказ Meta✴ в своё время от этих чипов выглядит обоснованным.

На GTC 2023 корпорация NVIDIA анонсировала новые ускорители для инференс-систем — сверхмощный H100 NVL и компактный L4. Последний предлагает приличную производительность в форм-факторе HHHL. Google Cloud уже воспользовалась последней новинкой и объявила о доступности инстансов G2 с ускорителями NVIDIA L4.

Инференс-задачи требуют от ускорителя быстрой обработки входных данных. Google Cloud предлагает использовать G2 именно в таком качестве и говорит о возможном снижении инфраструктурной стоимости на 40 %. Также говорится о повышении производительности в сравнении с NVIDIA T4, ускорителями аналогичного класса, но предыдущего поколения.

NVIDIA L4 (Источник: NVIDIA)

В зависимости от задачи прирост может варьироваться от двух до четырёх раз. Карта развивает почти 500 Топс (INT8/FP8) и несёт на борту 24 Гбайт памяти с ПСП 300 Гбайт/с. Впрочем, L4 достаточно универсален и может использоваться в любых сценариях, от HPC и рендеринга 3D-графики до параллельного транскодирования потокового видеоконтента. В том числе новинка поддерживает трассировку лучей, технологию масштабирования DLSS 3.0, а также аппаратное кодирование в формате AV1.

В настоящее время новые виртуальные машины доступны в виде закрытого превью, количество используемых ускорителей — от 1 до 8. Инстансы G2 доступны в регионах us-central1, asia-southeast1, europe-west4, а запрос на доступ к ним можно оставить, использовав приведённую ссылку. Также новые ускорители вскоре станут доступны в Google Kubernetes Engine (GKE), Vertex AI и других облачных сервисах.

На весенней конференции GTC 2023 компания NVIDIA представила два новых ИИ-ускорителя, ориентированных на инференес: неприличной большой H100 NVL, фактически являющийся парой обновлённых ускорителей H100 в формате PCIe-карты, и крошечный L4, идущий на смену T4.

Изображения: NVIDIA

NVIDIA H100 NVL действительно выглядит как пара H100, соединённых мостиками NVLink. Более того, с точки зрения ОС они выглядят как пара независимых ускорителей, однако ПО воспринимает их как единое целое, а обмен данными между двумя картам идёт в первую очередь по мостикам NVLink (600 Гбайт/с). Новинка создана в первую очередь для исполнения больших языковых ИИ-моделей, в том числе семейства GPT, а не для их обучения.

NVIDIA H100 NVL

Однако аппаратно это всё же не просто пара обычных H100 PCIe. По уровню заявленной производительности NVL-вариант вдвое быстрее одиночного ускорителя H100 SXM, а не PCIe — 3958 и 7916 Тфлопс в разреженных (в обычных показатели вдвое меньше) FP16- и FP8-вычислениях на тензорных ядрах соответственно, что в 2,6 раз больше, чем у H100 PCIe. Кроме того, NVL-вариант получил сразу 188 Гбайт HBM3-памяти с суммарной пропускной способностью 7,8 Тбайт/с.

NVIDIA утверждает, что форм-фактор H100 NVL позволит задействовать новинку большему числу пользователей, хотя четыре слота и TDP до 800 Вт подойдут далеко не каждой платформе. NVIDIA H100 NVL станет доступна во второй половине текущего года. А вот ещё одну новинку, NVIDIA L4 на базе Ada, в ближайшее время можно будет опробовать в облаке Google Cloud Platform, которое первым получило этот ускоритель. Кроме того, он же будет доступен в рамках платформы NVIDIA Launchpad, да и ключевые OEM-производители тоже взяли его на вооружение.

NVIDIA L4

Сама NVIDIA называет L4 поистине универсальным серверным ускорителем начального уровня. Он вчетверо производительнее NVIDIA T4 с точки зрения графики и в 2,7 раз — с точки зрения инференса. Маркетинговые упражнения компании при сравнении L4 с CPU оставим в стороне, но отметим, что новинка получила новые аппаратные ускорители (де-)кодирования видео и возможность обработки 130 AV1-потоков 720p30 для мобильных устройств. С L4 возможны различные сценарии обработки видео, включая замену фона, AR/VR, транскрипцию аудио и т.д. При этом ускорителю не требуется дополнительное питание, а сам он выполнен в виде HHHL-карты.

Компания Untether AI анонсировала ИИ-архитектуру следующего поколения speedAI (кодовое название «Boqueria»), ориентированную на инференс-нагрузки. При энергоэффективности 30 Тфлопс/Вт и производительности до 2 Пфлопс на чип speedAI устанавливает новый стандарт энергоэффективности и плотности вычислений, говорит компания.

Поскольку at-memory вычисления в ряде задач значительно энергоэффективнее традиционных архитектур, они могут обеспечить более высокую производительность при одинаковых затратах энергии. Первое поколение устройств runAI в 2020 году Untether AI достигла энергоэффективности на уровне 8 Тфлопс/Вт для INT8-вычислений. Новая архитектура speedAI обеспечивает уже 30 Тфлопс/Вт.

Изображения: Untether AI (via ServeTheHome)

Этого удалось добиться благодаря архитектуре второго поколения, использованию более 1400 оптимизированных 7-нм ядер RISC-V (1,35 ГГц) с кастомными инструкциями, энергоэффективному управлению потоком данных и внедрению поддержки FP8. Вкупе это позволило вчетверо поднять эффективность speedAI по сравнению с runAI. Новинка может быть гибко адаптирована к различным архитектурам нейронных сетей. Концептуально speedAI напоминает ещё один тысячеядерный чип RISC-V — Esperanto ET-SoC-1.

Первый член семейства speedAI — speedAI240 — обеспечивает 2 Пфлопс вычислениях в FP8-вычислениях или 1 Пфлопс для BF16-операций. Благодаря этому обеспечивается самая высокая в отрасли эффективность — например, для модели BERT заявленная производительность составляет 750 запросов в секунду на Вт (qps/w), что, по словам компании, в 15 раз выше, чем у современных GPU. Добиться повышения производительности удалось благодаря тесной интеграции вычислительных элементов и памяти.

На каждый блок SRAM объёмом 328 Кбайт приходится 512 вычислительных блоков, поддерживающих работу с форматами INT4, INT8, FP8 и BF16. Каждый вычислительный блок имеет два 32-бит (RV32EMC) кастомных ядра RISC-V с поддержкой четырёх потоков и 64 SIMD. Всего есть 729 блоков, так что суммарно чип несёт 238 Мбайт SRAM и 1458 ядер. Блоки провязаны между собой mesh-сетью, к которой также подключены кольцевая IO-шина, несущая четыре 1-Мбайт блока общего кеша, два контроллера LPDRR5 (64 бит) и порты PCIe 5.0: один x16 для подключения к хосту и три x8 для объединения чипов.

Суммарная пропускная способность SRAM составляет около 1 Пбайт/с, mesh-сети — от 1,5 до 1,9 Тбайт/с, IO-шины — 141 Гбайт/c в обоих направлениях, а 32 Гбайт DRAM — чуть больше 100 Гбайт/с. PCIe-интерфейсы позволяют объединить до трёх ускорителей, с шестью speedAI240 чипами у каждого. Решения speedAI будут предлагаться как в виде отдельных чипов, так и в составе готовых PCIe-карт и M.2-модулей. Ожидается, что первые поставки избранным клиентам начнутся в первой половине 2023 года.

На мероприятии Intel Vision было анонсировано второе поколение ИИ-ускорителей Habana: Gaudi2 для задач глубокого обучения и Greco для инференс-систем. Оба чипа теперь производятся с использованием 7-нм, а не 16-нм техпроцесса, но это далеко не единственное улучшение.

Gaudi2 выпускается в форм-факторе OAM и имеет TDP 600 Вт. Это почти вдвое больше 350 Вт, которые были у Gaudi, но второе поколение чипов значительно отличается от первого. Так, объём набортной памяти увеличился втрое, т.е. до 96 Гбайт, и теперь это HBM2e, так что в итоге и пропускная способность выросла с 1 до 2,45 Тбайт/с. Объём SRAM вырос вдвое, до 48 Мбайт. Дополняют память DMA-движки, способные преобразовывать данные в нужную форму на лету.

Изображения: Intel/Habana

В Gaudi2 имеется два основных типа вычислительных блоков: Matrix Multiplication Engine (MME) и Tensor Processor Core (TPC). MME, как видно из названия, предназначен для ускорения перемножения матриц. TPC же являются программируемыми VLIW-блоками для работы с SIMD-операциями. TPC поддерживают все популярные форматы данных: FP32, BF16, FP16, FP8, а также INT32, INT16 и INT8. Есть и аппаратные декодеры HEVC, H.264, VP9 и JPEG.

Особенностью Gaudi2 является возможность параллельной работы MME и TPC. Это, по словам создателей, значительно ускоряет процесс обучения моделей. Фирменное ПО SynapseAI поддерживает интеграцию с TensorFlow и PyTorch, а также предлагает инструменты для переноса и оптимизации готовых моделей и разработки новых, SDK для TPC, утилиты для мониторинга и оркестрации и т.д. Впрочем, до богатства программной экосистемы как у той же NVIDIA пока далеко.

Интерфейсная часть новинок включает PCIe 4.0 x16 и сразу 24 (ранее было только 10) 100GbE-каналов с RDMA ROcE v2, которые используются для связи ускорителей между собой как в пределах одного узла (по 3 канала каждый-с-каждым), так и между узлами. Intel предлагает плату HLBA-225 (OCP UBB) с восемью Gaudi2 на борту и готовую ИИ-платформу, всё так же на базе серверов Supermicro X12, но уже с новыми платами, и СХД DDN AI400X2.

Наконец, самое интересное — сравнение производительности. В ряде популярных нагрузок новинка оказывается быстрее NVIDIA A100 (80 Гбайт) в 1,7–2,8 раз. На первый взгляд результат впечатляющий. Однако A100 далеко не новы. Более того, в III квартале этого года ожидается выход ускорителей H100, которые, по словам NVIDIA, будут в среднем от трёх до шести раз быстрее A100, а благодаря новым функциям прирост в скорости обучения может быть и девятикратным. Ну и в целом H100 являются более универсальными решениями.

Gaudi2 уже доступны клиентам Habana, а несколько тысяч ускорителей используются самой Intel для дальнейшей оптимизации ПО и разработки чипов Gaudi3. Greco будут доступны во втором полугодии, а их массовое производство намечено на I квартал 2023 года, так что информации о них пока немного. Например, сообщается, что ускорители стали намного менее прожорливыми по сравнению с Goya и снизили TDP с 200 до 75 Вт. Это позволило упаковать их в стандартную HHHL-карту расширения с интерфейсом PCIe 4.0 x8.

Объём набортной памяти всё так же равен 16 Гбайт, но переход от DDR4 к LPDDR5 позволил впятеро повысить пропускную способность — с 40 до 204 Гбайт/с. Зато у самого чипа теперь 128 Мбайт SRAM, а не 40 как у Goya. Он поддерживает форматы BF16, FP16, (U)INT8 и (U)INT4. На борту имеются кодеки HEVC, H.264, JPEG и P-JPEG. Для работы с Greco предлагается тот же стек SynapseAI. Сравнения производительности новинки с другими инференс-решениями компания не предоставила.

Впрочем, оба решения Habana выглядят несколько запоздалыми. В отставании на ИИ-фронте, вероятно, отчасти «виновата» неудачная ставка на решения Nervana — на смену так и не вышедшим ускорителям NNP-T для обучения пришли как раз решения Habana, да и новых инференс-чипов NNP-I ждать не стоит. Тем не менее, судьба Habana даже внутри Intel не выглядит безоблачной, поскольку её решениям придётся конкурировать с серверными ускорителями Xe, а в случае инференс-систем даже с Xeon.

Компания Enflame, которая летом этого года представляла ускорители на базе второго поколения своих ИИ-чипов DTU, выпустила новый инференс-ускоритель Cloudblazer Yunsui i20 с чипом Suixi 2.5. Он изготовлен по 12-нм FinFET-техпроцессу GlobalFoundries и имеет обновлённую высокопроизводительную архитектуру вычислительных ядер GCU-CARE 2.0, благодаря чему, по словам создателей, удалось достичь эффективности, сопоставимой с массовыми 7-нм GPU.

В числе ключевых особенностей новинки компания отмечает возросшую вычислительную мощность, возможность исполнения тензорных, векторных и скалярных вычислений, API для C++ и Python, а также поддержку основных фреймворков и форматов моделей (TensorFlow, PyTorch, ONNX). Комплектное ПО предоставляет гибкие возможности для миграции с поддержкой технологий виртуализации, а также многопользовательских и многозадачных окружений с безопасной изоляцией процессов.

Yunsui i20 обладает 16 Гбайт памяти HBM2e с пропускной способностью до 819 Гбайт/c. Новинка поддерживает работу со всеми ключевыми форматами и предоставляет универсальную инференс-платформу, в том числе для облаков. Пиковая вычислительная FP32-производительность достигает 32 Тфлопс, TF32 (не уточняется, идёт ли речь о совместимости с NVIDIA) — 128 Тфлопс, FP16/BF16 — 128 Тфлопс, а INT8 достигает 256 Топс. По сравнению с первым поколением продуктов, Yunsui i20 увеличил FP-производительность в 1,8 раза, а INT-вычислений — в 3,6 раза.

Для сравнения — у PCIe-версии NVIDIA A100 производительность в расчётах FP32, TF32, FP16/BF16 и INT8 составляет 19,5, 156, 312 и 624 Тфлопс (Топс для INT), а объём и пропускная способность памяти равны 40/80 Гбайт и 1555/1935 Гбайт/с соответственно. У AMD MI100 объём HBM2-памяти равен 32 Гбайт (1,23 Тбайт/с), а производительность FP32, FP16 и BF16 равна 46,1, 184,6 и 92,3 Тфлопс соответственно. Все три ускорителя имеют интерфейс PCIe 4.0.

Значительный вклад в повышение производительности принесла оптимизация фирменного программного стека TopsRider, благодаря которой снизилась нагрузка на подсистему памяти. В результате средняя производительность исполнения моделей увеличилась в 3,5 раза, а эффективность использование вычислительной мощности — в среднем в 2 раза. Кроме того, новая модель программирования и технологии автоматизации позволяют ускорить эффективность разработки и снизить стоимость миграции моделей. В компании убеждены, что всё это сделает Yunsui i20 более конкурентноспособным решением.

Благодаря технологии виртуализации, Yunsui i20 можно разделить на 6 независимых, изолированных друг от друга доменов — такое ранее предлагала только NVIDIA. Вместе с другими продуктами, которые также полностью переведены на новое поколение ИИ-ускорителей, Enflame рассчитывает получить значимую долю рынка в таких инновационных секторах как умные города и цифровое правительство, а также в традиционных отраслях вроде финансов, транспорта и энергетики, где будут востребованы более совершенные решения на основе ИИ.

Несмотря на очевидные успехи, достигнутые командой Enflame и другими китайскими разработчиками — SoC от YITU Technology для глубокого обучения, IoT-чип Horizon Robotics Sunrise 2 с интегрированными ИИ-возможностями, Hanguang 800 от T-Head Semiconductor («дочка» Alibaba), серии Huawei Ascend и других — иностранные производители ИИ-чипов, по данным People's Daily, по-прежнему доминируют на китайском рынке с долей более 80%.

Рекомендательные системы, активно используемые социальными сетями, рекламными платформами и т.д. имеют специфические особенности. От них требуется высокая скорость отклика, но вместе с тем их ИИ-модели весьма объёмны, порядка 100 Гбайт или более. А для их эффективной работы нужен ещё и довольно большой кеш. Для инференса чаще всего используется либо CPU (много памяти, но относительно низкая скорость) или GPU (высокая скорость, но мало памяти), но они не слишком эффективны для этой задачи.

При этом существуют ещё и физические ограничения со стороны гиперскейлеров: в сервере не так много полноценных PCIe-слотов и свободного места + есть жёсткие ограничения по энергопотреблению и охлаждению (чаще всего воздушному). Всё это было учтено компанией Esperanto, чьей специализацией является разработка чипов на базе архитектуры RISC-V. На днях она получила первые образцы ИИ-ускорителя ET-SoC-1, который она сама называет суперкомпьютером-на-чипе (Supercomputer-on-Chip).

Новинка предназначена для инференса рекомендательных систем, в том числе на периферии, где на первый план выходит экономичность. Компания поставила для себя непростую задачу — весь комплекс ускорителей с памятью и служебной обвязкой должен потреблять не более 120 Вт. Для решения этой задачи пришлось применить немало ухищрений. Самое первое и очевидное — создание относительно небольшого, но универсального чипа, который можно было бы объединять с другими такими же чипами с линейным ростом производительности.

Для достижения высокой степени параллелизма основой такого чипа должны стать небольшие, но энергоэффективные ядра. Именно поэтому выбор пал на 64-бит ядра RISC-V, поскольку они «просты» не только с точки зрения ISA, но и по транзисторному бюджету. Чип ET-SoC-1 сочетает в себе два типа ядер RISC-V: классических «больших» ядер (ET-Maxion) с внеочередным выполнением у него всего 4, зато «малых» ядер (ET-Minion) с поддержкой тензорных и векторных вычислений — целых 1088.

На комплекс ядер ET-Maxion возлагаются задачи общего назначения и в ИИ-вычислениях он напрямую не участвует, зато позволяет быть ET-SoC-1 полностью автономным, так как прямо на нём можно запустить Linux. Помогает ему в этом ещё один служебный RISC-V процессор для периферии. А вот ядра ET-Minion довольно простые: внеочередного исполнения инструкций в них нет, зато есть поддержка SMT2 и целый набор новых инструкций для INT- и FP-операций с векторами и тензорами.

За каждый такт ядро ET-Minion способно выполнять 128 INT8-операций с сохранением INT32-результата, 16 FP32-операций или 32 — FP16. «Длинные» тензорные операции могут непрерывно исполняться в течение 512 циклов (до 64 тыс. операций), при этом целочисленные блоки в это время отключаются для экономии питания. Система кешей устроена несколько непривычным образом. На ядро приходится 4 банка памяти, которые можно использовать как L1-кеш для данных и как быструю универсальную память (scratchpad).

Восемь ядер ET-Minion формируют «квартал» вокруг общего для них кеша инструкций, так как на таких задачах велика вероятность того, что инструкции для всех ядер действительно будут одни и те же. Кроме того, это энергоэффективнее, чем восемь индивидуальных кешей, и позволяет получать и отправлять данные большими блоками, снижая нагрузку на L2-кеш. Восемь «кварталов» формируют «микрорайон» с коммутатором и четырьмя банками SRAM объёмом по 1 Мбайт, которые можно использовать как приватный L2-кеш, как часть общего L3-кеша или как scratchpad.

Посредством mesh-сети «микрорайоны» общаются между собой и с другими блоками: ET-Maxion, восемь двухканальных контроллеров памяти, два root-комплекса PCIe 4.0 x8, аппаратный RoT. Суммарно на чип приходится порядка 160 Мбайт SRAM. Контроллеры оперативной памяти поддерживают модули LPDDR4x-4267 ECC (256 бит, до 137 Гбайт/с). Тактовая частота ET-Minion варьируется в пределах от 500 МГц до 1,5 ГГц, а ET-Maxion — от 500 МГц до 2 ГГц.

В рамках OCP-блока Glacier Point V2 компания объединила на одной плате шесть ET-SoC-1 (всего 6558 ядер RISC-V), снабдив их 192 Гбайт памяти (822 Гбайт/с) — это больше, нежели у NVIDIA A100 (80 Гбайт). Такая связка развивает более 800 Топс, требуя всего 120 Вт. В среднем же она составляет 100 ‒ 200 Топс на один чип с потреблением менее 20 Вт. Это позволяет создать компактный M.2-модуль или же наоборот масштабировать систему далее. Шасси Yosemite v2 может вместить 64 чипа, а стойка — уже 384 чипа.

В тесте MLPerf для рекомендательных систем производительность указанной выше связки из шести чипов в пересчёте на Ватт оказалась в 123 раза выше, чем у Intel Xeon Platinum 8380H (250 Вт), и в два-три раза выше, чем у NVIDIA A10 (150 Вт) и T4 (70 Вт). В «неудобном» для чипа тесте ResNet-50 разница с CPU и ускорителем Habana Goya уже не так велика, а вот с решениями NVIDIA, напротив, более заметна.

При этом о поддержке со стороны ПО разработчики также подумали: чипы Esperanto могут работать с широко распространёнными фреймворками PyTorch, TensorFlow, MXNet и Caffe2, а также принимать готовые ONNX-модели. Есть и SDK для C++, а также драйверы для x86-хостов.

Опытные образцы изготовлены на TSMC по 7-нм техпроцессу. Кристалл площадью 570 мм² содержит 24 млрд транзисторов. Чип имеет упаковку BGA2494 размерами 45 × 45 мм². Энергопотребление (а вместе с ним и производительность) настраивается в диапазоне от 10 до 60+ Ватт. Потенциальным заказчикам тестовые чипы станут доступны до конца года. Компания также готова адаптировать ET-SoC-1 под другие техпроцессы и фабрики, но демо на базе OCP-платформы и сравнение с Cooper Lake — это недвусмысленный намёк для Facebook✴, что Esperanto будет рада видеть её в числе первых клиентов.

Hailo, производитель микросхем для систем искусственного интеллекта (ИИ), выпустила новые высокопроизводительные модули в форм-факторах M.2 и mini PCIe для расширения возможностей периферийных систем.

Источник изображений: Hailo

Модули на базе процессора Hailo-8 можно подключать к различным периферийным устройствам, что позволяет использовать возможности ИИ в умных домах, розничной торговле и промышленности.

Модули Hailo легко интегрируются в стандартные платформы, такие как TensorFlow и ONNX, что позволяет значительно упростить использование новинок в комплексных решениях. Заказчики могут оперативно перенести свои решения с нейронными сетями на модули Hailo-8.

Спрос на высокопроизводительные периферийные устройства постоянно растет, поэтому безвентиляторные модули Hailo-8 будут востребованы, например, в видеоаналитике, либо для подключения большого количества внешних датчиков для сбора и обработки информации в режиме реального времени. Процессор Hailo-8 способен обеспечить 26 TOPS, при этом имеет энергоэффективность 3 TOPS/Вт.

Модуль Hailo-8 M.2 уже интегрирован в следующее поколение Foxconn BOXiedge (24-ядерный мини сервер, который потребляет всего 30 Вт, при этом обладает неплохими показателями производительности). Наличие готового продукта позволит ускорить внедрение новых модулей в периферийные вычисления и значительно упростить этот процесс для конечного заказчика.