На GTC 2022 весной этого года NVIDIA впервые заявила о себе, как о производителе мощных серверных процессоров. Речь идёт о чипах Grace и гибридных сборках Grace Hopper, сочетающих в себе ядра Arm v9 и ускорители на базе архитектуры Hopper, поставки которых должны начаться в первой половине следующего года. Многие разработчики суперкомпьютеров уже заинтересовались новинками. В преддверии конференции Hot Chips 34 компания раскрыла ряд подробностей о чипах.

Grace производятся с использованием техпроцесса TSMC 4N — это специально оптимизированный для решений NVIDIA вариант N4, входящий в серию 5-нм процессов тайваньского производителя. Каждый кристалл процессорной части Grace содержит 72 ядра Arm v9 с поддержкой масштабируемых векторных расширений SVE2 и расширений виртуализации с поддержкой S-EL2. Как сообщалось ранее, NVIDIA выбрала для новой платформы ядра Arm Neoverse.

Источник: NVIDIA

Процессор Grace также соответствует ряду других спецификаций Arm, в частности, имеет отвечающий стандарту RAS v1.1 контроллер прерываний (Generic Interrupt Controller, GIC) версии v4.1, блок System Memory Management Unit (SMMU) версии v3.1 и средства Memory Partitioning and Monitoring (MPAM). Базовых кристаллов у Grace два, что в сумме даёт 144 ядра — рекордное количество как в мире Arm, так и x86.

Внутренняя организация кластеров ядр в Grace. Источник: NVIDIA

Внутренние блоки Grace соединяются посредством фабрики Scalable Coherency Fabric (SCF), вариации NVIDIA на тему сети CMN-700, применяемой в дизайнах Arm Neoverse. Производительность данного интерконнекта составляет 3,2 Тбайт/с. В случае Grace он предполагает наличие 117 Мбайт кеша L3 и поддерживает когерентность в пределах четырёх сокетов (посредством новой версии NVLink).

Но SCF поддерживает масштабирование. Пока что в «железе» она ограничена двумя блоками Grace, а это уже 144 ядра и 234 Мбайт L3-кеша. Ядра и кеш-разделы (SCC) рапределены по внутренней mesh-фабрике SCF. Коммутаторы (CSN) служат интерфейсами для ядер, кеш-разделов и остальными частями системы. Блоки CSN общаются непосредственно друг с другом, а также с контроллерами LPDDR5X и PCIe 5.0/cNVLink/NVLink C2C.

Блок-схема кристалла Grace. Источник: NVIDIA

В чипе реализована поддержка PCI Express 5.0. Всего контроллер поддерживает 68 линий, 12 из которых могут также работать в режиме cNVLink (NVLink с когерентностью). x16-интерфейс посредством бифуркации может быть превращен в два x8. Также на приведённой NVIDIA диаграмме можно видеть целых 16 двухканальных контроллеров LPDDR5x. Заявлена ПСП на уровне свыше 1 Тбайт/с для сборки (до 546 Гбайт/с на кристалл CPU).

Источник: NVIDIA

Основной же межчиповой связи NVIDIA видит новую версию NVLink — NVLink-C2C, которая в семь раз быстрее PCIe 5.0 и способна обеспечить двунаправленную скорость передачи данных на уровне до 900 Гбайт/с, будучи при этом в пять раз экономичнее. Удельное потребление у новинки составляет 1,3 пДж/бит, что меньше, нежели у AMD Infinity Fabric с 1,5 пДж/бит. Впрочем, существуют и более экономичные решения, например, UCIe (~0,5 пДж/бит).

Новый вариант NVLink обеспечит кластер на базе Grace Hopper единым пространством памяти. Источник: NVIDIA

NVLink-C2C позволяет реализовать унифицированный «плоский» пул памяти с общим адресным пространством для Grace Hopper. В рамках одного узла возможно свободное обращение к памяти соседей. А вот для объединения нескольких узлов понадобится уже внешний коммутатор NVSwitch. Он будет занимать 1U в высоту, и предоставлять 128 портов NVLink 4 с агрегированной пропускной способностью до 6,4 Тбайт/с в дуплексе.

Источник: NVIDIA

Производительность Grace также обещает быть рекордно высокой благодаря оптимизированной архитектуре и быстрому интерконнекту. Даже по предварительным цифрам, опубликованным NVIDIA, речь идёт о 370 очках SPECrate2017_int_base для одного кристалла Grace и 740 очках для 144-ядерной сборки из двух кристаллов — и это с использованием обычного компилятора GCC без тонких платформенных оптимизаций. Последняя цифра существенно выше результатов, показанных 128-ядерными Alibaba T-Head Yitian 710, также использующим архитектуру Arm v9, и 64-ядерными AMD EPYC 7773X.

На весенней конференции GTC 2022 NVIDIA поделилась подробностями о грядущих серверных Arm-процессорах Grace Superchip и гибридах Grace Hopper Superchip, а на Computex 2022 представила первые референсные платформы на базе этих чипов для OEM-производителей и объявила о расширении программы NVIDIA Certified.

Последнее, впрочем, не означает отказ от x86-систем, поскольку программа будет просто расширена. Да и портирование стороннего и собственного ПО займёт некоторое время. Первые несколько десятков моделей серверов от ASUS, Foxconn, GIGABYTE, QCT, Supermicro и Wiwynn появятся в первой половине 2023 года. Представлены они будут в трёх категориях, причём все, за исключением одной, базируются на «сдвоенных» процессорах Grace Superchip, насчитывающих до 144 ядер.

Источник: NVIDIA

Системы серии OVX, представленной ранее, всё так же будут предназначены для цифровых двойников и Omniverse — NVIDIA продолжает наставить на том, что любое современное производство или промышленное предприятие должно быть интеллектуальным. Arm-версия OVA получит неназванные ускорители NVIDIA и DPU Bluefield-3.

Новая платформа NVIDIA CGX очень похожа на OVX — она тоже получит DPU Bluefield-3 и до четырёх ускорителей NVIDIA A16. CGX создана специального для облачных гейминга и работы с графикой.

А вот новое поколение платформы NVIDIA HGX гораздо интереснее. Оно заметно отличается от предыдущих, которые в основном представляли собой различные комбинации базовых плат NVIDIA с четырьмя или восемью ускорителями, вокруг которых OEM-партнёры строили системы в меру своих умений и фантазий. Нынешняя инкарнация NVIDIA HGX всё же несколько более комплексная, поскольку сейчас предлагается два варианта узлов, специально спроектированных для высокоплотных систем и явно ориентированных на высокопроизводительные вычисления (HPC).

Источник: NVIDIA

Первый вариант — это 1U-лезвие (до 84 шт. в стандартной стойке), которое включает один процессор Grace Superchip, до 1 Тбайт LPDDR5x-памяти с пропускной способностью (ПСП) до 1 Тбайт/с и DPU BlueField-3. Иные варианты сетевого подключения оставлены на усмотрение конечного производителя. Заявленный уровень TDP составляет 500 Вт, так что на выбор доступны системы с воздушным и жидкостным охлаждением.

Второй вариант базируется на гибридных чипах Grace Hopper Superchip, объединяющих в себе посредством шины NVLink-C2C процессорную часть с 512 Гбайт LPDDR5x-памяти и ускоритель NVIDIA H100 c 80 Гбайт HBM3-памяти (ПСП до 3,5 Тбайт/с). Помимо DPU BlueField-3 опционально доступен и интерконнект NVLink 4.0, но и здесь вендору оставлена свобода выбора. Уровень TDP для данной платформы составляет 1 кВт, но вот обойтись одним только воздушным охлаждением (а такой вариант есть) при полном заполнении стойки всеми 42-мя 2U-лезвиями будет трудно.

Главным событием GTC 2022 стал анонс новых ускорителей H100 (Hopper), которые станут доступны в III квартале 2022 года. Вслед за ними в первой половине 2023 года появятся давно обещанные CPU Grace и гибридная система Grace Hopper, сочетающие, как понятно из названия, процессоры Grace (ARMv9) и ускорители Hopper.

Как и было сказано ранее, для связи всех компонентов между собой будет использоваться mesh-сеть на базе всё той же шины NVLink 4.0 (900 Гбайт/с) с кеш-когерентностью. А сочетание LPDDR5X (с ECC, конечно) и HBM даст суммарный объём памяти до 600 Гбайт с общей полосой пропускания порядка 2 Тбайт/с. Для Grace Hopper компания подготовит полный стек ПО, благо портированием на Arm она начала заниматься ещё 3 года назад.

NVIDIA Grace (Изображения: NVIDIA)

Двухчиповый процессор Grace Superchip для ИИ- и HPC-нагрузок имеет 144 ядра, результат которых в SPECrate2017_int_base составляет 740, что, по словам компании, в полтора раза выше, чему у пары AMD EPYC, использующихся в DGX A100. И это, честно говоря, не такой уж и впечатляющий результат.

Но NVIDIA утверждает, что новые CPU вдвое лучше по отношению производительности к энергопотреблению, чем «традиционные серверы» — использование LPDDR5X позволяет добиться пропускной способности памяти в 1 Тбайт/с, а вся сборка CPU+RAM будет потреблять менее 500 Вт.

Чипы (или чиплеты, если хотите) в Grace Superchip тоже объединены посредством NVLink, только в данном случае этот интерконнект называется NVLink-C2C (Chip-to-Chip). И его NVIDIA предлагает использовать другим компаниям для создания кастомных сборок, объединяющих необходимые кристаллы, да и сама готова масштабировать и адаптировать свои решения под нужды заказчика.

По словам NVIDIA, NVLink-C2C в 25 раз энергоэффективнее PCIe 5.0, а для его реализации нужна в 90 раз меньшая площадь кремния. Шина предлагает высокую скорость (да-да, всё те же 900 Гбайт/с), низкий уровень задержек, поддержку атомарных операций и совместимость с Arm AMBA CHI, CXL и UCIe.

На GTC 2022 компания NVIDIA анонсировала ускорители H100 на базе новой архитектуры Hopper. Однако NVIDIA уже давно говорит о себе как создателе платформ, а не отдельных устройств, так что вместе с H100 были представлены серверные Arm-процессоры Grace, в том числе гибридные, а также сетевые решения и обновления наборов ПО.

NVIDIA H100 (Изображения: NVIDIA)

NVIDIA H100 использует мультичиповую 2.5D-компоновку CoWoS и содержит порядка 80 млрд транзисторов. Но нет, это не самый крупный чип компании на сегодняшний день. Кристаллы новинки изготавливаются по техпроцессу TSMC N4, а сопровождают их — впервые в мире, по словам NVIDIA — сборки памяти HBM3 суммарным объёмом 80 Гбайт. Объём памяти по сравнению с A100 не вырос, зато в полтора раза увеличилась её скорость — до рекордных 3 Тбайт/с.

NVIDIA H100 (SXM)

Подробности об архитектуре Hopper будут представлены чуть позже. Пока что NVIDIA поделилась некоторыми сведениями об особенностях новых чипов. Помимо прироста производительности от трёх (для FP64/FP16/TF32) до шести (FP8) раз в сравнении с A100 в Hopper появилась поддержка формата FP8 и движок Transformer Engine. Именно они важны для достижения высокой производительности, поскольку само по себе четвёртое поколение ядер Tensor Core стало втрое быстрее предыдущего (на всех форматах).

NVIDIA H100 CNX (PCIe)

TF32 останется форматом по умолчанию при работе с TensorFlow и PyTorch, но для ускорения тренировки ИИ-моделей NVIDIA предлагает использовать смешанные FP8/FP16-вычисления, с которыми Tensor-ядра справляются эффективно. Хитрость в том, что Transformer Engine на основе эвристик позволяет динамически переключаться между ними при работе, например, с каждым отдельным слоем сети, позволяя таким образом добиться повышения скорости обучения без ущерба для итогового качества модели.

На больших моделях, а именно для таких H100 и создавалась, сочетание Transformer Engine с другими особенностями ускорителей (память и интерконнект) позволяет получить девятикратный прирост в скорости обучения по сравнению с A100. Но Transformer Engine может быть полезен и для инференса — готовые FP8-модели не придётся самостоятельно конвертировать в INT8, движок это сделает на лету, что позволяет повысить пропускную способность от 16 до 30 раз (в зависимости от желаемого уровня задержки).

Другое любопытное нововведение — специальные DPX-инструкции для динамического программирования, которые позволят ускорить выполнение некоторых алгоритмов до 40 раз в задачах, связанных с поиском пути, геномикой, квантовыми системами и при работе с большими объёмами данных. Кроме того, H100 получили дальнейшее развитие виртуализации. В новых ускорителях всё так же поддерживается MIG на 7 инстансов, но уже второго поколения, которое привнесло больший уровень изоляции благодаря IO-виртуализации, выделенным видеоблокам и т.д.

Так что MIG становится ещё более предпочтительным вариантом для облачных развёртываний. Непосредственно к MIG примыкает и технология конфиденциальных вычислений, которая по словам компании впервые стала доступна не только на CPU. Программно-аппаратное решение позволяет создавать изолированные ВМ, к которым нет доступа у ОС, гипервизора и других ВМ. Поддерживается сквозное шифрование при передаче данных от CPU к ускорителю и обратно, а также между ускорителями.

Память внутри GPU также может быть изолирована, а сам ускоритель оснащается неким аппаратным брандмауэром, который отслеживает трафик на шинах и блокирует несанкционированный доступ даже при наличии у злоумышленника физического доступа к машине. Это опять-таки позволит без опаски использовать H100 в облаке или в рамках колокейшн-размещения для обработки чувствительных данных, в том числе для задач федеративного обучения.

NVIDIA HGX H100

Но главная инновация — это существенное развитие интерконнекта по всем фронтам. Суммарная пропускная способность внешних интерфейсов чипа H100 составляет 4,9 Тбайт/с. Да, у H100 появилась поддержка PCIe 5.0, тоже впервые в мире, как утверждает NVIDIA. Однако ускорители получили не только новую шину NVLink 4.0, которая стала в полтора раза быстрее (900 Гбайт/с), но и совершенно новый коммутатор NVSwitch, который позволяет напрямую объединить между собой до 256 ускорителей! Пропускная способность «умной» фабрики составляет до 70,4 Тбайт/с.

Сама NVIDIA предлагает как новые системы DGX H100 (8 × H100, 2 × BlueField-3, 8 × ConnectX-7), так и SuperPOD-сборку из 32-х DGX, как раз с использованием NVLink и NVSwitch. Партнёры предложат HGX-платформы на 4 или 8 ускорителей. Для дальнейшего масштабирования SuperPOD и связи с внешним миром используются 400G-коммутаторы Quantum-2 (InfiniBand NDR). Сейчас NVIDIA занимается созданием своего следующего суперкомпьютера EOS, который будет состоять из 576 DGX H100 и получит FP64-производительность на уровне 275 Пфлопс, а FP16 — 9 Эфлопс.

Компания надеется, что EOS станет самой быстрой ИИ-машиной в мире. Появится она чуть позже, как и сами ускорители, выход которых запланирован на III квартал 2022 года. NVIDIA представит сразу три версии. Две из них стандартные, в форм-факторах SXM4 (700 Вт) и PCIe-карты (350 Вт). А вот третья — это конвергентный ускоритель H100 CNX со встроенными DPU Connect-X7 класса 400G (подключение PCIe 5.0 к самому ускорителю) и интерфейсом PCIe 4.0 для хоста. Компанию ей составят 400G/800G-коммутаторы Spectrum-4.

Microsoft неожиданно раскрыла подробности использования своей распределённой службы планирования «планетарного масштаба» Singularity, предназначенной для управления ИИ-нагрузками. В докладе компании целью Singularity названа помощь софтверному гиганту в контроле затрат путём обеспечения высокого коэффициента использования оборудования при выполнении задач, связанных с глубоким обучением.

Singularity удаётся добиться этого с помощью нового планировщика, способного обеспечить высокую загрузку ускорителей (в том числе FPGA и ASIC) без роста числа ошибок или снижения производительности. Singularity предлагает прозрачное выделение и эластичное масштабирование выделяемых каждой задаче вычислительных ресурсов. Фактически она играет роль своего рода «умной» прослойки между собственно аппаратным обеспечением и программной платформой для ИИ-нагрузок.

Изображение: Microsoft

Singularity позволяет разделять задачи, поручаемые ресурсам ускорителей. Если необходимо масштабирование, система не просто меняет число задействованных устройств, но и управляет распределением и выделением памяти, что крайне важно для ИИ-нагрузок. Правильное планирование позволяет не простаивать без нужды весьма дорогому «железу», благодаря чему и достигается положительный экономический эффект.

NVIDIA DGX-2

В докладе также прямо говорится, что у Microsoft есть сотни тысяч GPU и других ИИ-ускорителей. В частности, упоминается, что Singularity используется на платформах NVIDIA DGX-2: два Xeon Platinum 8168 (по 20 ядер каждый), восемь ускорителей V100 с NVSwitch, 692 Гбайт RAM и интерконнект InfiniBand. Таким образом, ИИ-парк компании должен включать десятки тысяч узлов, поэтому эффективное управление им очень важно.

Meta✴ (ранее Facebook✴) анонсировала новый крупномасштабный исследовательский кластер — ИИ-суперкомпьютер Meta✴ AI Research SuperCluster (RSC), предназначенный для ускорения решения задач в таких областях, как обработка естественного языка (NLP) с обучением всё более крупных моделей и разработка систем компьютерного зрения.

На текущий момент Meta✴ RSC состоит из 760 систем NVIDIA DGX A100 — всего 6080 ускорителей. К июлю этого года, как ожидается, система будет включать уже 16 тыс. ускорителей. Meta✴ ожидает, что RSC станет самым мощным ИИ-суперкомпьютером в мире с производительностью порядка 5 Эфлопс в вычислениях смешанной точности. Близкой по производительность системой станет суперкомпьютер Leonardo, который получит 14 тыс. NVIDIA A100.

Изображения: Meta✴

Meta✴ RSC будет в 20 раз быстрее в задачах компьютерного зрения и в 3 раза быстрее в обучении больших NLP-моделей (счёт идёт уже на десятки миллиардов параметров), чем кластер Meta✴ предыдущего поколения, который включает 22 тыс. NVIDIA V100. Любопытно, что даже при грубой оценке производительности этого кластера он наверняка бы попал в тройку самых быстрых машин нынешнего списка TOP500.

Новый же кластер создаётся с прицелом на возможность обучения моделей с триллионом параметров на наборах данных объёмом порядка 1 Эбайт. Именно такого объёма хранилище планируется создать для Meta✴ RSC. Сейчас же система включает массив Pure Storage FlashArray объемом 175 Пбайт, 46 Пбайт кеш-памяти на базе систем Penguin Computing Altus и массив Pure Storage FlashBlade ёмкостью 10 Пбайт. Вероятно, именно этой СХД и хвасталась Pure Storage несколько месяцев назад, не уточнив, правда, что речь шла об HPC-сегменте.

Итоговая пропускная способность хранилища должна составить 16 Тбайт/с. Meta✴ RSC сможет обучать модели машинного обучения на реальных данных, полученных из социальных сетей компании. В качестве основного интерконнекта используются коммутаторы NVIDIA Quantum и адаптеры HDR InfiniBand (200 Гбит/с), причём, судя по видео, с жидкостным охлаждением. Каждому ускорителю полагается выделенное подключение. Фабрика представлена двухуровневой сетью Клоза.

Meta✴ также разработала службу хранения AI Research Store (AIRStore) для удовлетворения растущих требований RSC к пропускной способности и ёмкости. AIRStore выполняет предварительную обработку данных для обучения ИИ-моделей и предназначена для оптимизации скорости передачи. Компания отдельно подчёркивает, что все данные проходят проверку на корректность анонимизации. Более того, имеется сквозное шифрование — данные расшифровываются только в памяти узлов, а ключи регулярно меняются.

Однако ни о стоимости проекта, ни о потребляемой мощности, ни о физическом местоположении Meta✴ RSC, ни даже о том, почему были выбраны узлы DGX, а не HGX (или вообще другие ускорители), Meta✴ не рассказала. Для NVIDIA же эта машина определённо стала очень крупным и важным заказом.

Компания NVIDIA сообщила о заключении соглашения по приобретению фирмы Bright Computing, разработчика специализированных программных продуктов для управления кластерами. О сумме сделки ничего не сообщается.

Bright Computing была выделена из состава нидерландской ClusterVision в 2009 году; последняя после банкротства в 2019 году была поглощена Taurus Group. Штаб-квартира Bright Computing базируется в Амстердаме. Основным направлением деятельности компании является разработка инструментов, позволяющих автоматизировать процесс построения и управления Linux-кластерами.

Источник изображения: Bright Computing

В число клиентов Bright Computing входят более 700 корпораций и организаций по всему миру. Среди них упоминаются Boeing, Siemens, NASA, Университет Джонса Хопкинса и др. Отмечается, что NVIDIA и Bright сотрудничают уже более десяти лет. Речь идёт об интеграции ПО с аппаратными платформами и другими продуктами NVIDIA.

Поглощение Bright Computing, как ожидается, позволит NVIDIA предложить новые решения в области НРС, которые будут отличаться относительной простотой развёртывания и управления. Эти решения могут применяться в дата-центрах, в составе различных облачных платформ и edge-систем. В рамках сделки вся команда Bright Computing присоединится к NVIDIA.

Одним из лидеров в создании высокопроизводительных встраиваемых решений давно является NVIDIA с серией Jetson. На смену уже немолодой платформе Jetson AGX Xavier пришла Jetson AGX Orin, обладающая ускорителем с архитектурой Ampere.

Компания не без оснований называет Jetson AGX Orin самой мощной, компактной и энергоэффективной платформой для робототехники, автономного транспорта и встраиваемых решений для работы на периферии — её производительность оценивается в 200 Топс, что более чем в шесть раз выше показателей Xavier. По словам NVIDIA новинка сравнима по скорости работы с GPU-сервером, но при этом умещается на человеческой ладони.

Новая 7-нм SoC состоит из 17 млрд транзисторов. Она включает 12 ядер Cortex-A78AE, одних из самых мощных в арсенале Arm, предназначенных для задач класса mission critical и имеющих продвинутые механизмы защиты от системных сбоев Это немаловажно, к примеру, при применении в беспилотных транспортных средствах и промышленной автоматике. Всё это дополнено 2048 ядрами NVIDIA Ampere. ускорители. Ускорена подсистема памяти (200 Гбайт/с). Серьёзно возросли сетевые возможности — новый чип имеет сразу четыре интерфейса 10 Гбит/с.

Разработчики решений на базе Jetson AGX Orin могут использовать NVIDIA CUDA-X, JetPack SDK и наиболее новые версии утилит NVIDIA. Также на момент анонса уже доступны предварительно натренированные и оптимизированные под новую платформу ИИ-модели из каталога NVIDIA TAO, которые помогут сократить время создания новых решений на базе Orin. Доступность новых плат Jetson AGX запланирована на первый квартал следующего года. Дабы не пропустить этот момент, NVIDIA предлагает зарегистрироваться в соответствующем разделе своего сайта.

NVIDIA, нынешний владелец Mellanox, представила обновления своих решений InfiniBand NDR: коммутаторы Quantum-2, сетевые адаптеры ConnectX-7 и ускорители DPU BlueField-3. Это весьма своевременный апдейт, поскольку 400GbE-решения набирают популярность, а с приходом PCIe 5.0 в серверный сегмент станут ещё более актуальными.

NVIDIA Quantum-2 (Здесь и ниже изображения NVIDIA)

Первый и самый важный анонс — это платформа Quantum-2. Новый коммутатор не только обеспечивает вдвое более высокую пропускную способность на порт (400 Гбит/с против 200 Гбит/c), но также предоставляет в три раза больше портов, нежели предыдущее поколение. Это сочетание позволяет снизить потребность в коммутаторах в 6 раз при той же суммарной ёмкости сети. При этом новая более мощная инфраструктура также окажется более экономичной и компактной.

Более того, Quantum-2 относится к серии «умных» устройств и содержит в 32 раза больше акселераторов, нежели Quantum HDR первого поколения. В нём также реализована предиктивная аналитика, позволяющая избежать проблем с сетевой инфраструктурой ещё до их возникновения; за это отвечает технология UFM Cyber-AI. Также коммутатор предлагает синхронизацию времени с наносекундной точностью, что важно для распределённых нагрузок.

7-нм чип Quantum-2 содержит 57 млрд транзисторов, то есть он даже сложнее A100 с 54 млрд транзисторов. В стандартной конфигурации чип предоставляет 64 порта InfiniBand 400 Гбит/с, однако может работать и в режиме 128 × 200 Гбит/с. Коммутаторы на базе нового сетевого процессора уже доступны у всех крупных поставщиков серверного оборудования, включая Inspur, Lenovo, HPE и Dell Technologies. Возможно масштабирование вплоть 2048 × 400 Гбит/с или 4096 × 200 Гбит/с.

NVIDIA ConnectX-7

Конечные устройства для новой инфраструктуры InfiniBand доступны в двух вариантах: это относительно простой сетевой адаптер ConnectX-7 и куда более сложный BlueField-3. В первом случае изменения, в основном, количественные: новый чип, состоящий из 8 млрд транзисторов, позволил вдвое увеличить пропускную способность, равно как и вдвое же ускорить RDMA и GPUDirect.

NVIDIA BlueField-3

DPU BlueField-3, анонсированный ещё весной этого года, куда сложнее с его 22 млрд транзисторов. Он предоставляет гораздо больше возможностей, чем обычный сетевой адаптер или SmartNIC, и крайне важен для будущего развития инфраструктурных решений NVIDIA. Начало поставок ConnectX-7 намечено на январь, а вот BlueField-3 появится только в мае 2022 года. Оба адаптера совместимы с PCIe 5.0.

На суперкомпьютерной выставке-конференции ISC 2021 компания NVIDIA представила обновление платформы HGX A100 для OEM-поставщиков, которая теперь включает PCIe-ускорители NVIDIA c 80 Гбайт памяти, InfiniBand NDR и поддержку Magnum IO с GPUDirect Storage.

В основе новинки лежат наиболее продвинутые на сегодняшний день технологии, имеющиеся в распоряжении NVIDIA. В первую очередь, это, конечно, ускорители на базе архитектуры Ampere, оснащённые процессорами A100 с производительностью почти 10 Тфлопс в режиме FP64 и 624 Топс в режиме тензорных вычислений INT8.

HGX A100 предлагает 300-Вт версию ускорителей с PCIe 4.0 x16 и удвоенным объёмом памяти HBM2e (80 Гбайт). Увеличена и пропускная способность (ПСП), в новой версии ускорителя она достигла 2 Тбайт/с. И если по объёму и ПСП новинки догнали SXM-версию A100, то в отношении интерконнекта они всё равно отстают, так как позволяют напрямую объединить посредством NVLink только два ускорителя.

В качестве сетевой среды в новой платформе NVIDIA применена технология InfiniBand NDR со скоростью 400 Гбит/с. Можно сказать, что InfiniBand догнала Ethernet, хотя не столь давно её потолком были 200 Гбит/с, а в плане латентности IB по-прежнему нет равных. Сетевые коммутаторы NVIDIA Quantum 2 поддерживают до 64 портов InfiniBand NDR и вдвое больше для скорости 200 Гбит/с, а также имеют модульную архитектуру, позволяющую при необходимости нарастить количество портов NDR до 2048. Пропускная способность при этом может достигать 1,64 Пбит/с.

Технология NVIDIA SHARP In-Network Computing позволяет компании заявлять о 32-крантом превосходстве над системами предыдущего поколения именно в области сложных задач машинного интеллекта для индустрии и науки. Естественно, все преимущества машинной аналитики используются и внутри самого продукта — технология UFM Cyber-AI позволяет новой платформе исправлять большинство проблем с сетью на лету, что минимизирует время простоя.

Отличным дополнением к новым сетевым возможностями является технология GPUDirect Storage, которая позволяет NVMe-накопителям общаться напрямую с GPU, минуя остальные компоненты системы. В качестве программной прослойки для обслуживания СХД новая платформа получила систему Magnum IO с поддержкой вышеупомянутой технологии, обладающую низкой задержкой ввода-вывода и по максимуму способной использовать InfiniBand NDR.

Три новых ключевых технологии NVIDIA помогут супервычислениям стать ещё более «супер», а суперкомпьютерам следующего поколения — ещё более «умными» и производительными. Достигнуты договорённости с такими крупными компаниями, как Atos, Dell Technologies, HPE, Lenovo, Microsoft Azure и NetApp. Решения NVIDIA используются как в индустрии — в качестве примера можно привести промышленный суперкомпьютер Tesla Automotive, так и в ряде других областей.

В частности, фармакологическая компания Recursion использует наработки NVIDIA в области машинного обучения для поиска новых лекарств, а национальный научно-исследовательский центр энергетики (NERSC) применяет ускорители A100 в суперкомпьютере Perlmutter при разработке новых источников энергии. И в дальнейшем NVIDIA продолжит своё наступление на рынок HPC, благо, она может предложить заказчикам как законченные аппаратные решения, так и облачные сервисы, также использующие новейшие технологии компании.