Корпорация Intel в ходе конференции ISC 2023, как сообщает AnandTech, поделилась информацией о проекте Aurora по созданию суперкомпьютера с производительностью экзафлопсного уровня. Эта система создаётся для Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США.

Изначально анонс HPC-комплекса Aurora состоялся ещё в 2015 году с предполагаемым запуском в 2018-м: ожидалось, что машина обеспечит быстродействие на уровне 180 Пфлопс. Однако реализация проекта значительно затянулась, а технические параметры платформы неоднократно менялись. Пока что развёрнуты тестовый кластер Sunspot.

Как теперь сообщается, в конечной конфигурации Aurora объединит 10 624 узла, каждый из которых будет включать два процессора Xeon Max и шесть ускорителей Ponte Vecchio. Таким образом, общее количество CPU будет достигать 21 248, число GPU — 63 744. Быстродействие FP64, как и было заявлено ранее, превысит 2 Эфлопс.

Источник изображений: Intel (via AnandTech)

Каждый процессор оперирует 64 Гбайт памяти HBM, ускоритель — 128 Гбайт. В сумме это даёт соответственно 1,36 Пбайт и 8,16 Пбайт памяти HBM с пиковой пропускной способностью 30,5 Пбайт/с и 208,9 Пбайт/с. В дополнение система сможет использовать 10,9 Пбайт памяти DDR5 с пропускной способностью до 5,95 Пбайт/с. Вместимость подсистемы хранения данных составит 230 Пбайт со скоростью работы до 31 Тбайт/с.

На сегодняшний день Intel поставила более 10 тыс. «лезвий» для Aurora, а это означает, что практически все узлы готовы к окончательному монтажу. Ввод суперкомпьютера в эксплуатацию намечен на текущий год. Для НРС-платформы готовится специализированная научная модель генеративного ИИ — Generative AI for Science, насчитывающая около 1 трлн параметров. Применять Aurora планируется для решения наиболее ресурсоёмких задач в различных областях.

Корпорация Intel опубликовала неутешительные финансовые показатели по итогам I четверти 2023 финансового года, которая была закрыта 1 апреля. Суммарная выручка составила $11,7 млрд, что на 36 % меньше по сравнению с результатом годичной давности. Столь резкое падение отражает текущую макроэкономическую ситуацию и снижение спроса на оборудование.

Чистые квартальные убытки, рассчитанные в соответствии с общепризнанными принципами бухгалтерского учёта (GAAP), зафиксированы на уровне $2,8 млрд — это худший показатель за всю историю Intel. Для сравнения: годом ранее корпорация получила чистую прибыль в размере $8,1 млрд. Убытки в пересчёте на одну ценную бумагу составили $0,66.

Источник изображений: Intel

Выручка подразделения Datacenter and AI Group (DCAI), которое отвечает за решения для ЦОД и платформ ИИ, рухнула в годовом исчислении на 39 % — с $6,1 млрд до $3,7 млрд. Операционные убытки этой группы составили $518 млн, в то время как годом ранее была продемонстрирована операционная прибыль на уровне $1,4 млрд. Кроме того, Intel продала свой бизнес по производству серверов тайваньской MiTAC (Tyan).

Подразделение Network and Edge Group (NEX), специализирующееся на сетевых продуктах и периферийных вычислениях, по итогам I квартала 2023 года показало выручку около $1,5 млрд. Это на 30 % меньше прошлогоднего результата, равного $2,1 млрд. В этой группе также зафиксированы операционные убытки — около $300 млн. Годом ранее подразделение NEX продемонстрировало операционную прибыль в размере $416 млн. В прошлом году NEX лишилась направления коммутаторов.

В отчёте также говорится, что выручка потребительской группы Client Computing Group (CCG), которая отвечает в том числе за решения для ПК, за год снизилась на 38 %, оказавшись на отметке $5,8 млрд.

Один из самых масштабных проектов в области высокопроизводительных вычислений (HPC), 2-Эфлопс суперкомпьютер Aurora, который планирует вскоре ввести в строй Аргоннская национальная лаборатория (ANL), получил ещё одну тестовую платформу. Новый мини-кластер Sunspot, включающий в себя две стойки будущей машины, является прекрасным полигоном для отладки ПО.

Aurora будет состоять из более чем 10 тыс. вычислительных узлов, а Sunspot включает в себя 128 узлов, каждый из которых, впрочем, имеет весьма серьёзную конфигурацию. На борту такой узел несёт пару процессоров Intel Xeon Max (Sapphire Rapids + 64 Гбайт HBM2e), а также шесть ускорителей Intel Max Series (Ponte Vecchio). Sunspot использует в качестве интерконнекта фирменную сеть HPE/Cray Slingshot последнего поколения.

Источник: Argonne Leadership Computing Facility

Как считает глава Argonne Leadership Computing Facility (ALCF), полная идентичность архитектур позволит разработчикам оптимизировать код для максимального использования всех возможностей Sapphire Rapids и Ponte Vecchio. Ранее тестовыми платформами служили кластеры Iris, Arcticus, Florentia самой Аргоннской лаборатории, а также Borealis, принадлежащий Intel. Система Sunspot была запущена ещё в декабре, с тех пор к ней получили доступ более 180 исследователей из 20 команд разработчиков в рамках программ Aurora Early Science Program (ESP) и Exascale Computing Project (ECP).

Процесс сборки Aurora идёт полным ходом

Отмечается, что достигнутые на «железе» Intel Max результаты внушают оптимизм. В ряде научно-технических задач прирост производительности от перехода на ускорители Intel составил от 20 до 70 %, а в разрабатываемом аргоннцами Hardware/Hybrid Accelerated Cosmology Code выигрыш достиг 2,6 раз. Ожидается, что дальнейшая более тонкая оптимизация позволит улучшить результаты. Интересно, что даже после запуска Aurora система Sunspot демонтирована не будет, а станет, как и все предыдущие тестовые платформы ALCF, общедоступным «полигоном для новичков».

Корпорация Intel, по сообщению ресурса Tom's Hardware, отменила выпуск ускорителей Data Center GPU Max 1350 (Ponte Vecchio), предназначенных для использования в НРС-системах и оборудовании для ЦОД. Данное решение, как сообщается, связано с реструктуризацией на фоне ухудшившегося финансового положения и снижения продаж. Однако истинная причина может оказаться гораздо прозаичнее.

Как отмечается на сайте самой Intel, решения Data Center GPU Max 1350 были официально анонсированы в I квартале 2023 года. Планировалось, что они будут производиться до января 2026-го. Конфигурация включает 112 ядер X^e, 112 блоков трассировки лучей и 96 Гбайт памяти HBM2e. Показатель TDP был заявлен на отметке 450 Вт. Intel также предложит более мощный ускоритель Data Center GPU Max 1550 с опцией воздушного охлаждения, хотя изначально он планировался только для систем с СЖО.

Источник: Intel

А вот вместо Data Center GPU Max 1350 Intel готовит решение Data Center GPU Max 1450, выход которого на рынок запланирован в конце 2023 года. Предположительно, это будет урезанная версия изделия Data Center GPU Max 1550, которая получит 128 ядер X^e, 128 Гбайт HBM2e, TDP на уровне 450 Вт. Компания прямо говорит о сниженной I/O-производительности. Ранее Intel уже отказалась от ускорителей Rialto Bridge, а выпуск Falcon Shores — перенесла.

Как сообщает The Register, отказ Intel от выпуска Data Center GPU Max 1350 может быть связан с желанием корпорации укрепить позиции на «других рынках». И речь, судя по всему, идёт в первую очередь о Китае. Благодаря пониженной по сравнению с Data Center GPU Max 1550 производительности Intel сможет поставлять новинку в КНР. Санкции, объявленные прошлой осенью, запрещают экспорт в Китай изделий со скоростью обмена данными 600 Гбайт/с и выше, и Data Center GPU Max 1450 должен укладываться в допустимые нормы.

На Китай приходится значительная часть доходов Intel, а учитывая рост востребованности ИИ-приложений и НРС-услуг, появление Data Center GPU Max 1450 может укрепить положение корпорации на рынке Поднебесной. Ранее NVIDIA, для которой китайский рынок тоже очень важен, уже пошла на аналогичный шаг, сначала представив ускоритель A800 (урезанный вариант A100), а затем и H800 (аналог H100).

Компания Intel опубликовала в конце прошлой недели письмо вице-президента и главы подразделения Super Compute Group Джеффа Маквея (Jeff McVeigh), в котором, помимо обновлённой информации о состоянии линейки продуктов серверных ускорителей вычислений Intel и их принятии клиентами, было объявлено о ряде кардинальных изменений планов компании по поводу будущих продуктов этой категории.

В частности, Intel отказалась от производства ускорителей серии Rialto Bridge, выход которых был намечен на текущий год. Вместо этого компания сразу перейдёт к выпуску чипов Falcon Shores с более новой версией архитектуры Intel Xe. Правда, их выход теперь запланирован на 2025 год вместо 2024-го.

Следует также отметить, что если ранее Intel планировала выпуск Falcon Shores в форм-факторе гибридных (XPU) чипов, объединяющих CPU, ускорители и память на основе чиплетов (тайлов в терминологии Intel), то теперь первыми появятся HPC-ускорители следующего поколения без CPU-ядер. Компания пояснила ресурсу ServeTheHome, что по-прежнему придерживается планов по выпуску гибридных (XPU) чипов Falcon Shores, но они увидят свет немного позже. Это означает, что как минимум до 2026 года NVIDIA и AMD будут опережать Intel в деле внедрения архитектур следующего поколения.

Источник изображения: Intel

Как отметил ресурс AnandTech, положительным моментом является то, что Intel не отказывается от архитектуры Xe, которая используется во многих её продуктах, от встроенной графики до HPC-ускорителей, что подчёркивает её важность и жизнеспособность. Отмена Rialto Bridge в сочетании с задержкой Falcon Shores является серьёзной неудачей для Intel, но в итоге она просто заменяет одну итерацию Xe другой, более продвинутой.

Изменения планов Intel также коснулись семейства серверных ускорителей Intel Flex для облачных игр и кодирования мультимедиа, поскольку Intel отказалась от запуска Lancaster Sound (также известного как Next Sound) в пользу следующего поколения ускорителей Melville Sound, разработка которых будет ускорена. Intel не назвала точной даты презентации данного решения. Ранее его выход ожидался в те же сроки, что и у Falcon Shores.

Согласно Intel, изменения планов относительно Intel Flex позволят ей соответствовать двухлетнему графику выпуска серверных ускорителей. Её конкуренты, NVIDIA и AMD, последние годы работают в таком же режиме. По словам Intel, это изменение «соответствует ожиданиям клиентов в отношении внедрения новых продуктов и даёт время для развития их экосистем».

Министр науки, технологий и инноваций Аргентины Даниэль Фильмус (Daniel Filmus) и министр обороны страны Хорхе Тайана (Jorge Taiana) рассказали о новом комплексе высокопроизводительных вычислений, который планируется ввести в эксплуатацию весной 2023 года. Безымянный пока суперкомпьютер расположится в вычислительном центре Национальной метеорологической службы Аргентины. Созданием системы занимаются специалисты Lenovo. Отличительной особенностью системы станет то, что они будет использовать исключительно процессоры и ускорители Intel Max.

Комплекс объединит 5120 ядер процессоров Intel Max (HBM-версии чипов Xeon Sapphire Rapids) суммарной производительностью около 440 Тфлопс. Кроме того, будут задействованы 296 ускорителей Intel Max (Ponte Vecchio) с общим быстродействием 15,3 Пфлопс. Таким образом, пиковая производительность суперкомпьютера в целом составит примерно 15,7 Пфлопс. С таким показателем он мог бы претендовать на 82-е место в нынешнем рейтинге TOP500. Система получит 1,66 Пбайт памяти, 400G-сеть и систему прямого жидкостного охлаждения. Потребляемая мощность составит приблизительно 233 кВт.

Источник изображения: Intel

Суперкомпьютер планируется применять для широкого спектра научных задач, таких как разработка лекарственных препаратов, биоинформатика, наука о данных, искусственный интеллект и моделирование атмосферы. Нужно отметить, что сейчас Национальная метеорологическая служба Аргентины использует HPC-систему Huayra Muyu с пиковым быстродействием 370 Тфлопс.

В преддверии SC22 и за день до официального анонса AMD EPYC Genoa компания Intel поделилась некоторыми подробностями об HBM-версии процессоров Xeon Sapphire Rapids и ускорителях Ponte Vecchio, которые теперь входят в серию Intel Max.

Изображения: Intel

Intel Xeon Max предложат до 56 P-ядер, 112,5 Мбайт L3-кеша, 64 Гбайт HBM2e-памяти (четыре стека) с пропускной способностью порядка 1 Тбайт/с, 8 каналов памяти (DDR5-4800 в случае 1DPC, суммарно до 6 Тбайт), а также интерфейсы PCIe 5.0, CXL 1.1, UPI 2.0 и целый ряд различных технологий ускорения для задач HPC и ИИ: AVX-512, DL Boost, AMX, DSA, QAT и т.д. Заявленный уровень TDP составляет 350 Вт.

Первым процессором с набортной HBM-памятью был Arm-чип Fujitsu A64FX (48 ядер, 32 Гбайт HBM2), лёгший в основу суперкомпьютера Fugaku. Intel поднимает планку, давая более 1 Гбайт быстрой памяти на каждое ядро. А поскольку процессор состоит из четырёх отдельных чиплетов, возможно создание четырёх NUMA-доменов с выделенными HBM- и DDR-контроллерами. Но и монолитный режим тоже имеется. А поддержка CXL даёт возможность задействовать RAM-экспандеры.

Intel Xeon Max поддерживают 2S-платформы, что суммарно даёт уже 128 Гбайт HBM-памяти, которых вполне хватит для целого ряда задач. Новые процессоры действительно могут обходиться без DIMM. Но есть и два других режима. В первом HBM-память работает в качестве кеша для обычной памяти, и для системы это происходит прозрачно, так что никаких модификаций для ПО (как в случае отсутствия DIMM вообще) не требуется. Во втором режиме HBM и DDR представлены как отдельные пространства, так что тут дорабатывать ПО придётся, зато можно добиться более эффективного использования обоих типов памяти.

В презентации Intel сравнивает новые Xeon Max с AMD EPYC Milan-X – в зависимости от задачи прирост составляет от +20 % до 4,8 раз. Но, во-первых, уже сегодня эти тесты потеряют всякий смысл в связи с презентацией EPYC Genoa (которые, к слову, должны получить AVX-512), а во-вторых, в следующем году AMD обещает представить Genoa-X с 3D V-Cache. Intel же явно не оставляет попытки создать как можно более универсальный процессор.

Что касается Ponte Vecchio, которые теперь называются Max GPU, то практически ничего нового относительно строения и особенностей данных ускорителей Intel не сказала: до 128 ядер X^e (только теперь стало известно об аппаратном ускорении трассировки лучей, что важно для визуализации), 64 Мбайт L1-кеша и аж 408 Мбайт L2-кеша (из них 120 Мбайт приходится на Rambo-кеш в двух стеках), 16 линий X^e Link, 8 HBM2e-контроллеров на 128 Гбайт памяти и пиковая FP64-производительность на уровне 52 Тфлопс. Все эти характеристики относятся к старшей модели Max Series 1550 в OAM-исполнении с TDP в 600 Вт.

Max Series 1350 предложит 112 ядер X^e и 96 Гбайт HBM2e, но и TDP у этой модели составит всего 450 Вт. Для обеих OAM-версий также будут доступны готовые блоки из четырёх ускорителей (по примеру NVIDIA RedStone), объединённых по схеме «каждый с каждым», так что в сумме можно получить 512 Гбайт HBM2e с ПСП в 12,8 Тбайт/с. Ну а самый простой ускоритель в серии называется Max Series 1100. Это 300-Вт PCIe-плата с 56 X^e-ядрами, 48 Гбайт HBM2e и мостиками X^e Link.

Intel утверждает, что ускорители Max до двух раз быстрее NVIDIA A100 в некоторых задачах, но и здесь история повторяется — нет сравнения с более современными H100. Хотя предварительный доступ к этим ускорителям у Intel есть, поскольку именно Sapphire Rapids являются составной частью платформы DGX H100. В целом, Intel прямо говорит, что наибольшей эффективности вычислений позволяет добиться связка CPU и GPU серии Max в сочетании с oneAPI. Всего на базе решений данной серии готовится более 40 продуктов.

Пока что приоритетным для Intel проектом является 2-Эфлопс суперкомпьютер Aurora, для которого пока что создан тестовый кластер Sunspot со 128 узлами, содержащими ускорители Max. Следующим ускорителем Intel станет Rialto Bridge, который появится в 2024 году. Также компания готовит гибридные (XPU) чипы Falcon Shores, сочетающие CPU, ускорители и быструю память. Аналогичный подход применяют AMD и NVIDIA.

Как и было обещано несколько лет назад, основным «строительным блоком» для графики и ускорителей Intel станут ядра X^e, которые можно будет гибко объединять и сочетать с другими аппаратными блоками для получения заданной производительности и функциональности. Компания уже анонсировала первые «настоящие» дискретные GPU серии Arc, а на Intel Architecture Day она поделилась подробностями о серверных ускорителях X^e HPC и Ponte Vecchio.

Основой X^e HPC является вычислительное ядро X^e Core, которое включает по восемь векторных и матричных движков для данных шириной 512 и 4096 бит соответственно. Они делят между собой L1-кеш объёмом 512 Кбайт, с которым можно общаться на скорости 512 байт/такт.

Заявленная производительность для векторного движка (бывший EU), ориентированного на «классические» вычисления, составляет 256 операций/такт для FP32 и FP64 или 512 — для FP16. Матричный движок нужен скорее для ИИ-нагрузок, поскольку работает только с данными TF32, FP16, BF16 и INT8 — 2048, 4096, 4096 и 8192 операций/такт соответственно. Данный движок работает с инструкциями XMX (Xe Matrix eXtensions), которые в чём-то схожи с AMX в Intel Xeon Sapphire Rapids.

Отдельные ядра объединяются в «слайсы» (slice) — по 16 X^e-Core в каждом, которые дополнены 16 блоков аппаратной трассировки лучей. Именно слайс является базовым функциональным блоком. Он изготавливается на TSMC по 5-нм техпроцессу в рамках инициативы Intel IDM 2.0. Слайсы объединяются в стеки — по 4 шт. в каждом.

Стек включает также базовую (Base) «подложку» (или тайл), четыре контроллерами памяти HBM2e (сама память вынесена в отдельные тайлы), общим L2-кешем объёмом 144 Мбайт, один медиа-движок с аппаратными кодеками, а также тайл X^e Link и контроллер PCIe 5. Base-тайл изготовлен по техпроцессу Intel 7 и использует EMIB для объединения всех блоков.

Тайлы X^e Link, изготавливаемые по 7-нм техпроцессу TSMC, включают 8 интерфейсов для стеков/ускорителей вкупе с 8-портовыми коммутатором и используют SerDes-блоки класса 90G. Всё это позволяет объединить до 8 стеков по схеме каждый-с-каждым, что, в целом, напоминает подход NVIDIA, хотя у последней NVSwitch всё же (пока) является внешним компонентом.

В самом ускорителе в зависимости от конфигурации стеков может быть один или два. В случае Ponte Vecchio их как раз два, и Intel приводит некоторые данные о его производительности: более 45 Тфлопс в FP32-вычислениях, более 5 Тбайт/с пропускной способности внутренней фабрики памяти и более 2 Тбайт/с — для внешних подключений. Для сравнения, у NVIDIA A100 заявленная FP32-производительность равняется 19,5 Тфлопс, а AMD Instinct MI100 — 23,1 Тфлопс.

Также Intel показала результаты бенчмарка ResNet-50 в обучении и инференсе: 3400 и 43000 изображений в секунду соответственно. Эти результаты являются предварительными, поскольку получены не на финальной версии «кремния». Но надо учитывать, что Ponte Vecchio есть ещё одно преимущество — отдельный Rambo-тайл с дополнительным сверхбыстрым кешем, который, вероятно, можно рассматривать в качестве L3-кеша.

В целом, Ponte Vecchio — это один из самых сложны чипов на сегодняшний день. Он объединяет с помощью EMIB и Foveros 47 тайлов, изготовленных по пяти разным техпроцессам, а общий транзисторный бюджет превышает 100 млрд. Данные ускорители будут доступны в форм-факторе OAM и виде готовых плат с четырьмя ускорителями на борту (на ум опять же приходит NVIDIA HGX). И именно такие платы в паре с двумя процессорами Sapphire Rapids войдут в состав узлов суперкомпьютера Aurora. Ещё одной машиной, использующей связку новых CPU и ускорителей Intel станет SuperMUC-NG (Phase 2).

Официальный выход Ponte Vecchio запланирован на 2022 год, но и выход следующих поколений ускорителей AMD и NVIDIA, с которыми и надо будет сравнивать новинки, тоже не за горами. Пока что Intel занята не менее важным делом — развитием программной экосистемы, основой которой станет oneAPI, набор универсальных инструментов разработки приложений для гетерогенных (CPU, GPU, IPU, FPGA и т.д.) приложений, который совместим с оборудованием AMD и NVIDIA.