2014-11-17
採用 NVIDIA Tesla GPU + NVLink 傳輸介面
美國能源部打造兩部旗艦超級電腦
文: Cherry Kwok / 新聞中心
文章索引: IT要聞 NVIDIA

NVIDIA 於 17 日宣佈獲美國能源部採用旗下 NVIDIA Tesla GPU 加速晶片及 NVIDIA NVLink 高速 GPU 互連技術,並配合新一代 IBM POWER 伺服器,計劃打造兩部搭載 GPU 加速器的超級電腦,將帶來比現今最快強大系統高 3 倍效能,更接近「 Exascale 」等級運算目標,並預計於 2017 年安裝完畢。

 

超級電腦界多年來一直朝建構 「 Exascale 」系統的目標邁進,亦即每秒能進行 1 quintillion 次 、 10 億個 10 億或 10 的 18 次方的浮點運算,亦即 FLOPS 。一個 FLOP 相等於執行一次數學運算,像是把兩個數字相乘的運算作業。新超級電腦系統象徵著 IBM 與 NVIDIA 持續合作的第一個重大里程碑,並延續先前 OpenPOWER Foundation 的基礎,此開放研發團體創立宗旨為了高效能運算與企業資料中心顧客發展新一代的運算解決方案。

 

此項計劃其中之一大進步就是採用 NVIDIA NVLink 高速 GPU 互連技術,將整合到 NVIDIA 的 GPU 以及 IBM POWER CPU ,其核心將作為新系統的動力來源。 NVLink 讓 GPU 與 CPU 分享資料的速度比現今系統快 12 倍,最終讓未來超級電腦的速度比目前最快系統快上 50 至 100 倍。

 

 

橡樹嶺國家實驗室的 「 Summit 」 系統尖峰運算效能達到 150 至 300 petaflops ,並將用作開放科學研究之用。此外,尖峰運算效能超過 100 petaflops 的 「 Sierra 」將在勞倫斯利佛摩爾國家實驗室,執行美國國家核子安全任務。新系統將大幅超越尖峰運算,目前位於美國運算速度最快的橡樹嶺實驗室的 「 Titan 」 超級電腦速度達 27 petaflops ,以及現今全球運算速度最快,尖峰運算速度可達 55 petaflops ,位於中國廣州國家超級計算中心的天河二號超級電腦。

 

美國當局正投資打造「 Summit 」與「 Sierra 」,藉以突破創舉協助增進美國能源的獨立自主性、尋找遏止氣候變遷的新方法、大幅提高燃油效率、預測天然災害、更安全的核材料儲存方法、以及提高經濟競爭力等目標。 「 Summit 」 與 「 Sierra 」將邁向「 Exascale 」運算目標跨出重要的大一步,兩部新系統將融入更多突破性的科技。

 

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美國國家實驗室投資打造「 Summit 」與「 Sierra 」兩部旗艦級超級電腦

 

新系統還將搭載 NVIDIA 未來世代的 GPU 架構 Volta ,將帶來大幅超越目前 Maxwell 架構以及接續 Pascal 架構的效能。由於運算效能大幅超越現今所有方案, NVIDIA GPU 將為 「 Summit 」與「 Sierra 」挹注超過 90% 的尖峰浮點運算處理能力。「 Summit 」和 「 Titan 」將同樣用於研究開放科學之上,意謂全球各地的研究人員都有機會經過申請後分配到新系統的運算時間。而且「 Summit 」還將提高能源效率運算的標竿,不僅效能比 「 Titan 」高 10 倍,但耗能方面只會多用 10% 。

 

勞倫斯利佛摩爾實驗室目前最快系統 「 Sequoia 」 提供 20 petaflops 的運算速度,而「 Sierra 」 將提供比「 Sequoia 」高 5 至 10 倍的運算效能。「 Sierra 」將用在美國國家核子安全局的執行計劃,確保美國核武力量的內部維安、對外保全、以及未經測試下維持有效性,進而防範因核武外流擴散導致全球大規模毀滅。

 

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NVLink 高速 GPU 互連技術可讓 GPU 與 CPU 分享資料的速度比現今系統快 12 倍

 

「 Exascale 」 超級電腦將帶領人們探索更廣泛的科學、工程以及工業領域,像是尋找疾病的治療方法、瞭解人腦內部結構、緩解氣候變遷的效應、以及增進我們對宇宙起源的瞭解。然而,在追求 「 Exascale 」等級系統時人們面臨更高的效能的挑戰,盡可能降低耗能,而 GPU 加速器在這方面特別適合。運用 NVIDIA 最新 GPU 加速打造的 「 Exascale 」 等級系統,其耗能比運用 x86 CPU 打造的系統少 5 倍,因此系統設計者能達到大幅提升的節能表現。

 

NVIDIA 公司執行長暨共同創辦人黃仁勳指出:「今日的科學造就明日的科技。科學家面臨的挑戰,從最小的量子,一路涵蓋到整個地球與星際。不論其研究科目為何,他們都得依賴超級電腦的協助。藉由 GPU 加速技術的發明,採用這些技術的系統將運算速度提升至 『 Exascale 』 等級超級運算,並幫助科學家探索超乎想像的領域。」

 

 

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