Всемирная гонка суперкомпьютеров экзафлопсного класса продолжается, и теперь в игру, наконец, вступил Евросоюз — консорциума EuroHPC сегодня раскрыл некоторые подробности о первой европейской система подобного уровня. Им станет машина под названием JUPITER (Joint Undertaking Pioneer for Innovative and Transformative Exascale Research), которая должна будет войти в строй в следующем году.

Система будет смонтирована в Юлихском исследовательском центре (FZJ) в Германии. Сведений об аппаратной начинке JUPITER пока не так много, но в конструкции нового HPC-монстра будет применён тот же модульный подход, что был опробован на его предшественнике, суперкомпьютере JUWELS. Последний вступил в строй в 2018 году и на данный момент содержит несколько кластеров и бустеров с различной архитектурой.

Архитектура европейской экзафлопсной системы включает необычные средства. Источник: FZJ

Новая система получит отдельные модули, куда входят вычислительные узлы, пулы памяти, узлы с различными ускорителями, узлы визуализации и т.д. Более того, она может быть дополнена блоками, которые содержат нейроморфные и квантовые системы, а также любые вычислительные модули, построенные на технологиях Евросоюза. Стоимость JUPITER оценивается примерно в €502 млн. Половину оплатит EuroHPC, четверть предоставит Министерство образования и науки Германии, оставшаяся четверть придётся на долю Министерства культуры и науки Северной Рейн-Вестфалии.

Машинный зал JUWELS. Источник: FZJ

Проектировщики уделят серьёзное внимание энергоэффективности новой системы. Ожидается, что её потребление составит около 15 МВт, то есть она будет экономичнее нынешнего лидера TOP500 в лице Frontier. Для питания JUPITER планируется задействовать возобновляемые источники энергии, а СЖО будет использовать теплоноситель с относительно высокой рабочей температурой. Рассматривается возможность утилизации выделяемого системой тепла, как это реализовано в финском LUMI.

Страны, уже запустившие системы EuroHPC отмечены тёмно-синим, светло-синие — в процессе, жёлтым отмечены новички. Источник: EuroHPC

Консорциум также анонсировал ещё четыре, более скромных суперкомпьютера. Это греческий DAEDALUS, венгерский LEVENTE, ирландский CASPIr и польский EHPCPL. В течение следующих нескольких лет EuroHPC планирует ввести в строй ещё минимум два суперкомпьютера экзафлопсного класса, так что гонка за зеттафлопом станет ещё интереснее. Впрочем, и Европе, и США надо опасаться в первую очередь Китая.

HPE и EuroHPC официально ввели в эксплуатацию вычислительную систему LUMI, установленную в ЦОД центре IT Center for Science (CSC) в Каяани (Финляндия), которая на данный момент считается самым мощным суперкомпьютером в Европе. LUMI — это первая система предэкзафлопсного класса, созданная в рамках совместного европейского проекта EuroHPC.

LUMI будет в основном использоваться для решения важных для общества задач, включая исследования в области изменения климата, медицины, наук о жизни и т.д. Система будет применяться для приложений, связанных с высокопроизводительными вычислениями (HPC), искусственным интеллектом и аналитикой данных, а также в областях их пересечения. Для отдельных пользователей суперкомпьютер будет доступен в рамках второй пилотной фазы в августе, а полностью укомплектованная система станет общедоступной в конце сентября.

Суперкомпьютер LUMI (Фото: Pekka Agarth)

Суперкомпьютер стоимостью €202 млн принадлежит EuroHPC (JU). Половина из этой суммы была предоставлена Евросоюзом, четверть — Финляндией, а остальная часть средств поступила от остальных членов консорциума, включающего 10 стран. По состоянию на 30 мая LUMI занимал третье место в списке TOP500 самых быстрых суперкомпьютеров мира. Сейчас его производительность составляет 151,9 Пфлопс при энергопотреблении 2,9 МВт.

LUMI (снег в переводе с финского) базируется на системе HPE Cray EX. Система состоит из двух комплексов. Блок с ускорителями включает 2560 узлов, каждый из которых состоит из одного 64-ядерного кастомного процессора AMD EPYC Trento и четырёх AMD Instinct MI250X. Второй блок под названием LUMI-C содержит только 64-ядерные CPU AMD EPYC Milan в 1536 двухсокетных узлах, имеющих от 256 Гбайт до 1 Тбайт RAM.

Дата-центр LUMI (Фото: Fade Creative)

LUMI также имеет 64 GPU NVIDIA A40, используемых для рабочих нагрузок визуализации, и узлы с увеличенным объёмом памяти (до 32 Тбайт на кластер). Основной интерконнект — Slingshot 11. Хранилище LUMI построено на базе СХД Cray ClusterStor E1000 c ФС Lustre: 8 Пбайт SSD + 80 Пбайт HDD. Также есть объектное Ceph-хранилище ёмкостью 30 Пбайт. Агрегированная пропускная способность СХД составит 2 Тбайт/с. В ближайшее время суперкомпьютер получит дополнительные узлы.

После завершения всех работ производительность суперкомпьютера, как ожидается, вырастет примерно до 375 Пфлопс, а пиковая производительность потенциально превысит 550 Пфлопс. Общая площадь комплекса составит порядка 300 м², а энергопотребление вырастет до 8,5 МВт. Впрочем, запас у площадки солидный — от ГЭС она может получить до 200 МВт. «Мусорное» тепло идёт на обогрев местных домов.

Наличие собственных высокопроизводительных процессоров и сопровождающей их технической инфраструктуры — в современном мире вопрос стратегического значения для любой силы, претендующей на первые роли. Консорциум European Processor Initiative (EPI), в течение долгого времени работавший над созданием мощных процессоров для нужд Евросоюза, наконец-то, получил первые весомые плоды.

О проекте EPI мы неоднократно рассказывали читателям в 2019 и 2020 годах. В частности, в 2020 году к консорциуму по разработке мощных европейских процессоров для систем экза-класса присоединилась SiPearl. Но сегодня достигнута первая серьёзная веха: EPI, насчитывающий на данный момент 28 членов из 10 европейских стран, наконец-то получил первую партию тестовых образцов процессоров EPAC1.0.

Источник изображений: European Processor Initiative (EPI)

По предварительным данным, первичные тесты новых чипов прошли успешно. Процессоры EPAC имеют гибридную архитектуру: в качестве базовых вычислительных ядер общего назначения в них используются ядра Avispado с архитектурой RISC-V, разработанные компанией SemiDynamics. Они объединены в микро-тайлы по четыре ядра и дополнены блоком векторных вычислений (VPU), созданным совместно Барселонским Суперкомпьютерным Центром (Испания) и Университетом Загреба (Хорватия).

Строение кристалла EPAC1.0

Каждый такой тайл содержит блоки Home Node (интерконнект) с кешем L2, обеспечивающие когерентную работу подсистем памяти. Имеется в составе EPAC1.0 и описанный нами ранее тензорно-стенсильный ускоритель STX, к созданию которого приложил руку небезызвестный Институт Фраунгофера (Fraunhofer IIS). Дополняет картину блок вычислений с изменяемой точностью (VRP), за его создание отвечала французская лаборатория CEA-LIST. Все ускорители в составе нового процессора связаны высокоскоростной сетью, использующей SerDes-блоки от EXTOLL.

Первые 143 экземпляра EPAC произведены на мощностях GlobalFoundries с использованием 22-нм техпроцесса FDX22 и имеют площадь ядра 27 мм². Используется упаковка FCBGA 22x22. Тактовая частота невысока, она составляет всего 1 ГГц. Отчасти это следствие использования не самого тонкого техпроцесса, а отчасти обусловлено тестовым статусом первых процессоров.

Но новорожденный CPU жизнеспособен: он успешно запустил первые написанные для него программы, в числе прочего, ответив традиционным «42» на главный вопрос жизни и вселенной. Ожидается, что следующее поколение EPAC будет производиться с использованием 12-нм техпроцесса и получит чиплетную компоновку.