LE INNOVAZIONI NELLE XPU DI INTEL GUARDANO ALL’HPC E ALL’AI

In occasione dell’International Supercomputing Conference (ISC) 2021, Intel ha dato prova della sua leadership nel campo dell’High Performance Computing (HPC) con una serie di annunci su nuove tecnologie, partnership e casi cliente. I processori Intel^® sono l’architettura di elaborazione per supercomputer più diffusa al mondo e consentono importanti scoperte in campo medico e, in generale, scientifico. Intel annuncia nuovi avanzamenti nel suo processore Xeon per HPC e AI, nonché innovazioni nei campi della memoria, del software, dello storage exascale e delle tecnologie di rete per una vasta gamma di casi d’uso dell’HPC.

“Per massimizzare le prestazioni dell’HPC dobbiamo sfruttare tutte le risorse informatiche e i progressi tecnologici a nostra disposizione”, ha affermato Trish Damkroger, vicepresident e general manager, High Performance Computing di Intel. “Intel è la forza trainante del passaggio del settore verso l’elaborazione exascale e i progressi che stiamo ottenendo con le nostre CPU, XPU, toolkit oneAPI, storage DAOS di classe exascale e networking ad alta velocità ci stanno avvicinando a questo obiettivo”.

Estesa la leadership nelle prestazioni dell’HPC

All’inizio di quest’anno, Intel ha esteso la propria leadership nell’HPC con il lancio dei processori Intel Xeon scalable di terza generazione. Il più recente processore offre fino al 53% di prestazioni in più rispetto al processore della generazione precedente su un gran numero di carichi di lavoro HPC, tra cui quelli associati alla ricerca biologica, ai servizi finanziari e alla produzione.

Rispetto al suo concorrente x86 più diretto, il processore Intel Xeon scalable di terza generazione offre prestazioni migliori sui più comuni carichi di lavoro di supercalcolo. Ad esempio, quando si confronta un processore Xeon Scalable 8358 con un processore AMD EPYC 7543, il NAMD offre prestazioni migliori del 62%, il LAMMPS prestazioni migliori del 57%, il RELION prestazioni migliori del 68% e le opzioni binomiali prestazioni migliori del 37%. Inoltre, le simulazioni Monte Carlo vengono eseguite a velocità più che doppie, consentendo alle società finanziarie di ottenere risultati sui prezzi nella metà del tempo. I processori Xeon Scalable 8380 superano anche i processori AMD EPYC 7763 sui più importanti carichi di lavoro AI, con prestazioni migliori del 50% su 20 benchmark comuni. I laboratori HPC, i centri di supercalcolo, le università e gli OEM che hanno adottato la più recente piattaforma di elaborazione di Intel includono Dell Technologies, HPE, Korea Meteorological Administration, Lenovo, Max Planck Computing and Data Facility, Oracle, Osaka University e l’Università di Tokyo.

Integrazione della memoria ad elevata ampiezza di banda nei processori Intel Xeon scalable di nuova generazione

Carichi di lavoro quali modellazione e simulazione (ad es. fluidodinamica computazionale, previsioni climatiche e meteorologiche, cromodinamica quantistica), intelligenza artificiale (ad es. formazione e inferenza di deep learning), analisi (ad es. big data analytics), database in memoria, archiviazione e altri sono alla base delle scoperte scientifiche dell’umanità. La nuova generazione di processori Intel Xeon scalable (nome in codice “Sapphire Rapids) offrirà memoria ad alta ampiezza di banda integrata (HBM), con un notevole aumento dell’ampiezza di banda della memoria e un significativo miglioramento delle prestazioni per le applicazioni di HPC che gestiscono carichi di lavoro in cui l’ampiezza di banda della memoria è importante. Gli utenti possono gestire i carichi di lavoro utilizzando solo la memoria ad alta ampiezza di banda o in combinazione con DDR5.

L’adozione da parte dei clienti è significativa per i processori Sapphire Rapids con HBM integrato, con prime implementazioni quali il supercomputer Aurora del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti presso l’Argonne National Laboratory e il supercomputer Crossroads presso il Los Alamos National Laboratory.

“Il raggiungimento di risultati di livello exascale richiede accesso rapido ed elaborazione di enormi quantità di dati”, ha affermato Rick Stevens, associate laboratory director of Computing, Environment and Life Sciences di Argonne National Laboratory. “L’integrazione della memoria a elevata ampiezza di banda nei processori Intel Xeon Scalable aumenterà in modo significativo l’ampiezza di banda della memoria di Aurora e ci consentirà di sfruttare la potenza dell’intelligenza artificiale e della data analysitcs per eseguire simulazioni avanzate e modellazione 3D”.

Charlie Nakhleh, direttore associato del laboratorio per la fisica delle armi presso il Los Alamos National Laboratory, ha dichiarato: “Il supercomputer Crossroads presso i Los Alamos National Labs è progettato per far progredire lo studio di sistemi fisici complessi per la scienza e la sicurezza nazionale. Il processore Xeon di nuova generazione Intel Sapphire Rapids, insieme alla memoria ad alta ampiezza di banda, migliorerà in modo significativo le prestazioni dei carichi di lavoro ad alta intensità di memoria nel nostro sistema Crossroads. Il prodotto [Sapphire Rapids con HBM] accelera i calcoli fisici e ingegneristici più complessi, consentendoci di completare le principali attività di ricerca e sviluppo in materia di sicurezza globale, tecnologie energetiche e competitività economica”.

La piattaforma basata su Sapphire Rapids fornirà funzionalità uniche per accelerare l’HPC, inclusa una maggiore ampiezza di banda I/O con supporto PCI express 5.0 (rispetto a PCI express 4.0) e Compute Express Link (CXL) 1.1, consentendo casi d’uso avanzati tra elaborazione, rete e storage.

Oltre ai miglioramenti della memoria e dell’I/O, Sapphire Rapids è ottimizzato per i carichi di lavoro HPC e di intelligenza artificiale (AI), con un nuovo motore di accelerazione AI integrato denominato Intel^® Advanced Matrix Extensions (AMX). Intel AMX è progettato per offrire un significativo aumento delle prestazioni per l’inferenza e la formazione di deep learning. I clienti che già lavorano con Sapphire Rapids includono CINECA, Leibniz Supercomputing Center (LRZ) e Argonne National Lab, nonché i team che lavorano al sistema Crossroads presso Los Alamos National Lab e Sandia National Lab.

Attivata la GPU Intel Xe-HPC (Ponte Vecchio)

All’inizio di quest’anno, Intel ha attivato la sua GPU basata su Xe-HPC (nome in codice “Ponte Vecchio”) ed è in fase di convalida del sistema. Ponte Vecchio è una GPU basata su architettura Xe ottimizzata per carichi di lavoro HPC e AI. Sfrutterà la tecnologia di packaging 3D Foveros di Intel per integrare una maggiore quantità di proprietà intellettuali (IP) nel pacchetto, inclusa la memoria HBM e altre IP. La GPU è progettata con elaborazione, memoria e fabric per soddisfare le esigenze in continua evoluzione dei supercomputer più avanzati del mondo, come Aurora.

Estensione Intel Ethernet per HPC

All’ISC 2021, Intel ha inoltre annunciato una nuova soluzione High Performance Networking con Ethernet (HPN) che estende le capacità della tecnologia Ethernet per cluster di minori dimensioni nel segmento HPC utilizzando schede di rete e controller standard Intel Ethernet serie 800, switch basati su Intel^® Tofino ASIC per switch Ethernet programmabili P4 e la software suite Intel^® Ethernet Fabric. HPN consente prestazioni applicative paragonabili a InfiniBand a un costo inferiore, sfruttando al tempo stesso la facilità d’uso offerta da Ethernet.

Supporto commerciale per DAOS

Intel annuncia il supporto commerciale per DAOS (distributed application object storage), un archivio di oggetti software-defined open source creato per ottimizzare lo scambio di dati tra le architetture Intel HPC. DAOS è alla base dello stack di storage Intel^® Exascale, precedentemente annunciato dall’Argonne National Laboratory, ed è utilizzato da clienti Intel come LRZ e JINR (Joint Institute for Nuclear Research).

Il supporto DAOS è ora disponibile per i partner come offerta di supporto L3, che consente ai partner di fornire una soluzione di storage chiavi in mano completa integrandola nei loro servizi. Oltre agli elementi costitutivi del data center di Intel, i primi partner per questo nuovo supporto commerciale includono HPE, Lenovo, Supermicro, Brightskies, Croit, Nettrix, Quanta e RSC Group.

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