Superkomputer Frontier w Oak Ridge National Laboratory osiągnął nowy poziom szybkości obliczeniowej, odnotowując 1,35 exaflopsa w wyniku High-Performance Linpack.
Od debiutu w 2022 r. Frontier dodał 400 nowych węzłów, co znacznie zwiększyło jego możliwości obliczeniowe. System obecnie doskonale radzi sobie z zadaniami obliczeniowymi o mieszanej precyzji, co ma kluczowe znaczenie w zastosowaniach od modelowania zjawisk biologicznych po zaawansowane sztuczna inteligencja.
Ciągła ewolucja superkomputera Frontier
Dwa i pół roku po tym, jak stał się pierwszym superkomputerem, który przekroczył barierę eksaskali, Granica System w Narodowym Laboratorium Oak Ridge Departamentu Energii nadal na nowo definiuje standardy wydajności w zakresie szybkości i wydajności.
W zeszłym tygodniu superkomputer HPE Cray EX ustanowił nowy rekord szybkości rozwiązywania problemów, zaprezentowany podczas aktualizacji TOP500 na Międzynarodowej Konferencji Obliczeń, Sieci, Przechowywania i Analiz o dużej wydajności (SC24) w Atlancie. Frontier uzyskał wynik High-Performance Linpack (HPL) wynoszący 1,35 eksaflopów – co odpowiada 1,35 kwintyliona obliczeń na sekundę – przy użyciu arytmetyki podwójnej precyzji, 64-bitowego standardu obliczeń naukowych dokładność w badaniach obliczeniowych.
Osiągnięcia w zakresie przywództwa i wydajności
„Nowe liczby Frontier odzwierciedlają ogromny wkład ekspertów w dziedzinie informatyki i obliczeń OLCF, którzy wiedzą, jak najlepiej zoptymalizować najnowocześniejsze, wysokowydajne systemy obliczeniowe, aby sprostać zmieniającym się potrzebom naszej społeczności użytkowników naukowych” – powiedziała Gina Tourassi, zastępca dyrektora laboratorium ds. obliczeń i obliczeń nauk obliczeniowych w ORNL. „Nigdy nie przestają przekraczać granic przez cały okres istnienia systemu”.
Wynik ten zapewnił Frontierowi drugie miejsce na liście Lista TOP500 z listopada 2024 rranking najszybszych superkomputerów na świecie. Granica zadebiutował na szczycie listy w maju 2022 r. na poziomie 1,1. exaflops jako pierwsza maszyna, która to osiągnęła wydajność eksaskalowa przy ponad kwintylionie obliczeń na sekundę.
„Nasz wewnętrzny zespół ekspertów wie, jak najlepiej wykorzystać ten system pod względem wydajności” – powiedziała Ashley Barker, dyrektor Oak Ridge Leadership Computing Facility, w którym mieści się Frontier. „To najbardziej doświadczony zespół zajmujący się obliczeniami eksaskalowymi na świecie. Przeprowadzili ten test na platformie Frontier, podczas gdy maszyna zajmowała się innymi problemami naukowymi dla użytkowników”.
Znaczące postępy w mocy obliczeniowej
Zwiększona prędkość Frontiera oznacza skok o około 150 petaflopów, czyli 150 biliardów obliczeń na sekundę – mniej więcej tyle samo, co wydajność jego poprzednika superkomputera Szczytktóry został wycofany ze służby w zeszłym tygodniu.
„Mogliśmy już rozwiązać na Frontier zadziwiająco duże problemy – największe problemy naukowe na świecie” – powiedział Al Geist, członek korporacji ORNL i dyrektor projektu Frontier. „W tym roku w zasadzie przejęliśmy moc innego superkomputera (takiego jak Summit)”.
Rozszerzanie możliwości i przyszłe zastosowania
Frontier opiera się na konstelacji tysięcy węzłów, z których każdy jest samodzielnym superkomputerem składającym się z jednego procesora i czterech procesorów graficznych, połączonych kablem o długości ponad 150 km, aby umożliwić im komunikację i wspólną pracę nad dużymi problemami. Frontier zadebiutował w 2022 r. z ponad 9400 węzłami, a od tego czasu załogi dodały kolejne 400 węzłów, co daje obecnie łącznie ponad 9800. Najnowszy test porównawczy HPL przeprowadzono na 9500 węzłach.
Geist szacuje, że około połowę lepszego wyniku Frontier można przypisać nowym węzłom, które zostały wykorzystane przez firmę do tworzenia i testowania aplikacji Projekt obliczeń eksaskalowych. ECP nadzorował rozwój aplikacji dla Frontier i innych maszyn eksaskalowych, takich jak Zorza polarna superkomputer w Argonne National Laboratory i El Capitana superkomputer w Lawrence Livermore National Laboratory i zakończył prace na początku tego roku.
Oprócz nowych węzłów i eksaskalowego doświadczenia zdobytego przez ekspertów obliczeniowych OLCF, Frontier może pochwalić się ulepszeniami swoich bibliotek matematycznych opracowanych przez HPE, które zbudowało Frontier, oraz AMD, producenta procesorów i procesorów graficznych napędzających Frontier.
Oprócz zaktualizowanego numeru HPL zespół Frontier zarejestrował nowy wynik testu High-Performance Linpack-Mixed Precision (HPL-MxP) wynoszący 11,4 exaflops, czyli 11,4 kwintyliona obliczeń na sekundę, działającego we wszystkich 9800 węzłach. To skok o więcej niż eksaflop w porównaniu z poprzednim wynikiem HPL-MxP wynoszącym 10,2 eksaflopa.
Szczegółowe symulacje wykorzystywane do modelowania takich zjawisk, jak komórki nowotworowe, supernowe, koronawirus czy struktura atomowa pierwiastków wymagają 64-bitowej precyzji, co stanowi standard wymagający pod względem obliczeniowym. Algorytmy uczenia maszynowego stosowane w sztucznej inteligencji zazwyczaj wymagają mniejszej precyzji — czasami nawet 32, 24 lub 16 bitów.
„To pokazuje, jak skuteczna jest Frontier w rozwiązywaniu problemów związanych ze sztuczną inteligencją” – powiedział Barker. „Wyniki, jakie uzyskujemy w seriach o mieszanej precyzji, są równie dokładne, ale osiągane w inny sposób, matematycznie. W przypadku niektórych pytań podwójna precyzja pozostanie standardem, ale spodziewamy się, że przy tak potencjalnych prędkościach więcej badaczy zacznie badać, jakie wyniki można osiągnąć dzięki mieszanej precyzji. Chcieliby skorzystać z tej możliwości, aby 10-krotnie szybciej rozwiązywać problemy, a nasz zespół wie, jak to osiągnąć”.
Frontier to system HPE Cray EX z ponad 9800 węzłami, każdy wyposażony w procesor AMD EPYC™ trzeciej generacji i cztery procesory graficzne AMD Instinct™ MI250X. OLCF jest narzędziem użytkownika DOE Office of Science.
