Японский Институт физико-химических исследований RIKEN и компания Fujitsu с октября 2014 года разрабатывают основу для суперкомпьютеров нового поколения. В 2012 году RIKEN и Fujitsu ввели в строй также совместно разработанный суперкомпьютер «K». Новый проект и платформа под названием «Post-K» призваны в 100 раз повысить скорость вычислений на уровне приложений. Система Post-K должна быть введена в строй в 2021 или 2022 году. На днях Fujitsu сообщила, что все стадии разработки проекта завершены, и компания приступила к производству нового суперкомпьютера.

В основе платформы Post-K лежат разработанные Fujitsu 50- и 52-ядерные процессоры A64FX. Вычислительными процессами в A64FX занимаются по 48 ядер, а 2 и 4 других ядра обслуживают коммуникационные и периферийные потребности платформы. В состав узла входит только один процессор, тогда как в стойку помещается 384 узла.

Производительность одного процессора Fujitsu A64FX достигает 2,7 терафлопс на операциях с плавающей запятой с двойной точностью. Решение может переключаться на вычисления с одинарной точностью и на целочисленные расчёты с 16- и 8-битными значениями. Впрочем, возможности подстроиться под расчёты у A64FX существенно шире ― процессор поддерживает масштабирование векторных операций вплоть до 512 бит.

Поддержка масштабируемых векторных инструкций (Scalable Vector Extensions) пришла вместе с новой архитектурой ― Armv8.2-A. Японцы сдались на милость ARM и, возможно, не прогадали. Будет интересно наблюдать, как к этому отнесутся клиенты компании. Дело в том, что во второй половине текущего года Fujitsu обещает начать коммерческие поставки компактных версий суперкомпьютеров на основе платформы Post-K. Эти решения придут на смену небольшим по размерам системам типа Fujitsu Supercomputer PRIMEHPC FX100.

Кроме вычислительных ядер под теплорассеивающей крышкой A64FX будут размещены четыре стека памяти HBM 2 суммарной ёмкостью 32 Гбайт и скоростью обмена с ядрами на уровне 1024 Гбайт/с. Все вычислительные ядра в процессоре разделены на четыре кластера, связанные друг с другом и с другими блоками кольцевой шиной. Внешний интерфейс A64FX представлен шиной Tofu с пропускной способностью 28 Гбит/с. Новая система, как предполагают в профильном японском министерстве, поможет в развитии программы «Общество 5.0» и в научных экспериментах.

Компания NXP Semiconductors N.V. представила энергетически эффективный процессор i.MX 8M Nano, предназначенный для использования в устройствах Интернета вещей.

В зависимости от конфигурации изделие содержит от одного до четырёх ядер ARM Cortex-A53 с тактовой частотой до 1,5 ГГц. Кроме того, имеется ядро ARM Cortex-M7 с частотой до 600 МГц.

Поддерживается работа с оперативной памятью DDR3L, DDR4 и LPDDR4. В состав чипа входит графический узел 2D/3D GPU с поддержкой OpenGL ES 2.0/3.0/3.1, OpenCL 1.2, Vulkan.

Среди прочего упомянуты интерфейс камеры, контроллер USB 2.0 OTG, сетевой блок Gigabit Ethernet, интерфейсы UART, I2C, SPI и др. Изделие изготавливается по 14-нанометровой технологии LPC FinFET.

Процессор будет доступен в потребительской и промышленной версиях: в первом случае диапазон рабочих температур простирается от 0 до плюс 95 градусов Цельсия, во втором — от минус 40 до плюс 105 градусов.

Говорится о совместимости с операционными системами Linux и Android. Пробные поставки чипа NXP i.MX 8M Nano начнутся в следующем квартале. 

Уж извините за столь кричащий заголовок, но ARM давно мечтает сказать нечто подобное в отношении серверных платформ Intel. Пока получается не очень. Как говорят в самой ARM, не вышло с первого раза, попробуем во второй. Не получится во второй раз, на третий точно всё будет как надо. А сейчас и повод-то отличный! Разработчики оригинальных ядер ARM из одноимённой компании ударили сразу с двух направлений: по масштабируемым сетевым платформам (Neoverse E1) и по масштабируемым серверным (Neoverse N1). Очевидно, что пока «мата» в этой партии явно не будет. Intel крепко держится за серверные платформы и одновременно тянет руки к периферийным как в виде распределённых вычислительных ресурсов в составе базовых станций, так и в виде обычных периферийных ЦОД. Тем не менее, шансы объявить Intel «шах» у ARM определённо есть.

Рассчитанную на несколько лет вперёд стратегию Neoverse компания ARM представила в середине октября прошлого года. Она предполагает три крупных этапа, в ходе которых будут выходить доступные для широкого лицензирования 64-битные ядра ARM Ares (7 нм), Zeus (7 и 5 нм) и Poseidon (5 нм). Планируется, что каждый год производительность решений будет возрастать на 30 %. Сама компания ARM, напомним, не выпускает процессоры и SoC, а лишь продаёт лицензии на ядра и архитектуру, которые клиенты компании обустраивают нужными им контроллерами и интерфейсами. У ARM настолько многочисленная армия клиентов, что она ожидает буквально цунами из сотен и тысяч миллиардов ядер в год уже в недалёком будущем. Когда-нибудь в этот водоворот ядер будут вовлечены и серверные платформы, а затем количество перейдёт в качество.

Разработка и анонс ядер Neoverse N1 ― это явление народу 7-нм ядер Ares. Процессоры могут нести от 4 до 128 ядер, объединённых согласованной ячеистой сетью. Платформа N1 может служить периферийным компьютером с 8-ядерным процессором с потреблением менее 20 Вт, а может стать сервером в ЦОД на 128-ядерных процессорах с потреблением до 200 Вт. Степень масштабируемости должна впечатлять. Кроме этого, как сообщают в ARM, производительность ядер N1 на облачных нагрузках в 2,5 раза выше, чем у 16-нм ядер предыдущего поколения Cosmos (Cortex-A72, A75 и A53). Кстати, прошлой осенью на платформе Cosmos компания Amazon представила фирменный процессор Graviton.

Производительность N1 при обработке целочисленных значений оказывается на 60 % больше, чем на ядрах Cortex-A72 Cosmos. При этом энергоэффективность ядер N1 также на 30 % выше, чем у ядер Cortex-A72. Как поясняют разработчики, платформа Neoverse N1 построена на «таких инфраструктурных расширениях, как виртуализация серверного класса, современная поддержка сервисов удалённого доступа, управление питанием и производительностью и профилями системного уровня».

Когерентная ячеистая сеть (Coherent Mesh Network, CMN), о которой выше уже говорилось, разработана с учётом высокого соответствия вычислительным возможностям ядер. По словам ARM, сеть обменивается с ядрами такой служебной информацией, которая позволяет устанавливать объём загрузки в память данных для упреждающей выборки, распределяет кеш между ядрами и определяет, как он может быть использован, а также делает много других вещей, которые способствуют оптимизации вычислений.

Интересно отметить, что в составе процессоров на платформе Neoverse N1 может быть существенно больше 128 ядер, но с оптимальной работой возникнут проблемы. Точнее, вычислительная производительность упрётся в пропускную способность памяти. Так, ARM рекомендует для CPU с числом ядер от 64 до 96 использовать 8-канальный контроллер DDR4, а для 96–128 ядерных версий ― контроллер памяти DDR5.

Платформа Neoverse E1 ― это решение для сетевых шлюзов, коммутаторов и сетевых узлов, которое, например, облегчит переход от сетей 4G к сетям 5G с их возросшей требовательностью к каналам передачи данных. Так, Neoverse E1 обещает рост пропускной способности в 2,7 раза, увеличение эффективности при передаче данных в 2,4 раза, а также более чем 2-кратный рост вычислительной мощности по сравнению с предыдущими платформами (ядрами). С масштабируемостью ядер E1 тоже всё в порядке, они позволят создать решение как для базовых станций начального уровня с потреблением менее 35 Вт, так и маршрутизатор с пропускной способностью в сотни гигабайт в секунду.

Что же, ARM расставила на доске новые фигуры. Будет интересно узнать, кто же начнёт игру?

Компания Huawei сегодня представила свой новый серверный процессор Kunpeng 920, построенный на архитектуре ARM. Новинка, по словам разработчиков, является самым производительным процессором на базе ARM в мире.

Процессор Kunpeng 920 построен на архитектуре ARMv8 и будет производиться по 7-нм техпроцессу. Новинка предлагает 64 физических ядра, которые функционируют с тактовой частотой 2,6 ГГц. Также данный серверный чип получил контроллер памяти DDR4 с восемью каналами, что обеспечивает высокую пропускную способность, необходимую в некоторых задачах. Также стоит обратить внимание на поддержку интерфейсов PCI Express 4.0 и CCIX, а также возможность использования до двух сетевых портов с пропускной способностью в 100 Гбит/с, которые будут обладать поддержкой протокола RoCE (RDMA over Converged Ethernet).

По заявлению Huawei, в бенчмарке SPECint, объединяющем 12 различных тестов производительности в целочисленных операциях, новый процессор Kunpeng 920 набирает более 930 баллов, что на 25 % выше результата прежнего рекордсмена. Скорее всего речь идёт о чипе Fujitsu A64X с пиковой производительностью в 2,7 Тфлопс. К тому же, чип Huawei оказался на 30 % более энергоэффективным.

В качестве сферы применения для нового ARM-процессора разработчик называет серверы различного назначения, распределённые хранилища данных и системы для работы с большими объёмами данных (Big Data). Huawei также представила в своей флагманской серии серверов TaiShan несколько новых моделей на базе нового чипа Kunpeng 920, которые поступят в продажу в этом году.

На минувшей неделе компания Qualcomm провела ряд мероприятий, в ходе которых рассказала массу интересного о новых флагманских SoC Snapdragon 855. Увы, за этим локальным триумфом хвостом последовала не очень оптимистичная информация о новых сокращениях в компании. По данным источников, в частности — по публикации на сайте Information, заметное сокращение персонала Qualcomm намечено в штате разработчиков серверных процессоров с поддержкой набора 64-разрядных команд ARM.

Ананд Чандразекхер и 48-ядерный процессор Qualcomm Centriq 2400

Всего будут уволены 269 человек: 144 в городе Роли, штат Северная Каролина, и 125 человек в Сан-Диего, где расположена штаб-квартира компании. Все увольняемые имеют отношение к серверным разработкам Qualcomm. А ведь ещё год назад ничто не предвещало беды! В конце ноября 2017 года компания приступила к коммерческим поставкам своих первых ARM-совместимых серверных процессоров Centriq 2400. Процессоры для своих ЦОД якобы даже начала закупать компания Microsoft, а всего шесть месяцев спустя — в апреле 2018 года — Qualcomm объявила о сокращении 1500 специалистов, так или иначе участвовавших в разработке Centriq 2400. Тогда же из компании ушёл глава разработчиков Ананд Чандразекхер.

48-ядерный ARM-процессор GHSCT StarDragon

В июле компания уволила из серверного подразделения ещё свыше 200 человек, но продолжала утверждать, что она намерена оставаться на рынке серверных решений на ARM. На этой неделе подразделение накрыли новые сокращения, но компания снова уверяет, что ничего страшного не происходит. Например, на запрос наших коллег с сайта TechCrunch представители Qualcomm ответили, что сокращается временный персонал, что не коснётся постоянного штата разработчиков. Как бы то ни было, в компании происходят определённые процессы, которые свидетельствуют о снижении расхода сил и средств на разработку серверных платформ на ARM.

Никто не ушёл обиженным (technewstoday.com)

Интересно другое, процессоры Centriq 2400 как бы ушли с горизонта, но вместо них в мае были продемонстрированы некие аналоги или даже копии в виде китайских процессоров StarDragon. Эти решения разработаны совместным предприятием Qualcomm в Китае — компанией Huaxintong Semiconductor Technology или GHSCT (Guizhou Huaxintong Semi-Conductor Technology). Коммерческие поставки StarDragon должны были начаться в конце текущего года. Если они начнутся, а о Centriq 2400 мы больше никогда не услышим, можно ли считать, что миссия Qualcomm успешно выполнена?

Компания Amazon объявила, что теперь в составе её облачной платформы Amazon Web Services (AWS) доступны инстансы на базе процессоров с архитектурой ARM. Это делает Amazon первым из крупных облачных провайдеров, предоставляющим вычислительные ресурсы на ARM-процессорах.

Новые инстансы, именуемые A1, доступны в составе вычислительного облака Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2). В качестве основы здесь выступают процессоры AWS Graviton на 64-битных ядрах Cosmos с архитектурой ARM. Эти процессоры были созданы Annapurna — подразделением AWS, занимающимся разработкой чипов.

Компания позиционирует инстансы A1 в качестве решения с оптимальным соотношением цены и производительности. Утверждается, что они наилучшим образом подходят для масштабируемых рабочих нагрузок, работу с которыми можно разделить на группу небольших инстансов. Например, новые инстансы подойдут для работы с микросервисами, создания веб-серверов, сред разработки и отладки, а также и распределённых кеширующих серверов.

Виртуальные машины A1 доступны в пяти размерах и предлагают от 1 до 16 виртуальных процессоров (vCPU) и от 2 до 32 Гбайт оперативной памяти. Стоимость использования новинок составляет от 0,0255 до 0,408 долларов США за час в зависимости от количества ядер. Получается, что это будут одни из самых дешёвых инстансов в рамках AWS.

Инстансы AWS A1 на базе процессоров ARM уже доступны в центрах обработки данных Amazon Web Services, расположенных в США (Огайо, Орегон и Вирджинии) и Европе (Ирландия). Новинки доступны начиная с сегодняшнего дня.

Мы уже писали о серверах и системах хранения данных, представленных на стенде компании Huawei на выставке SC18, но при этом как-то пропустили новые серверные ARM-процессоры китайской компании. И ниже мы исправим данную оплошность, потому как новый серверный чип HiSilicon Hi1620 заслуживает внимания.

По словам производителя, процессор HiSilicon Hi1620 является первым серверным процессором с архитектурой ARM, выполненным по 7-нм техпроцессу. Производит его, конечно же, TSMC. Данный процессор будет доступен в версиях, которые насчитывают от 24 до 64 ядер с архитектурой ARM 8.2-A (вероятно, Cortex-A76). Работать новинки будут с частотой от 2,4 до 3,0 ГГц.

Процессор HiSilicon Hi1620 предлагает по 64 Кбайт кеш-памяти первого уровня инструкций и данных, 512 Кбайт кеша второго уровня на ядро и от 24 до 64 Мбайт общего кеша третьего уровня (из расчёта 1 Мбайт на ядро). Имеется встроенный контроллер памяти, который обладает восемью каналами и поддерживает память DDR4-3200.

Отметим наличие 40 линий PCI Express 4.0, двух сетевых интерфейсов с пропускной способностью 100 Гбит/с с поддержкой RoCE, а также поддержку множества различных портов и интерфейсов, в том числе и CCIX. Важно, что новые HiSilicon Hi1620 поддерживают двух- и четырёхпроцессорные конфигурации, а для связи между ними используется неназванная шина с пропускной способностью 240 Гбит/с на порт. Уровень TDP новинки составляет 100–200 Вт в зависимости от числа ядер и частоты.

Для сравнения, процессор HiSilicon Hi1616, относящийся к предыдущему поколению, выпускается по 16-нм техпроцессу и предлагает 32 ядра ARM 8.2-A с частотой 2,4 ГГц, а объём кеша второго уровня составляет лишь 1 Мбайт на четыре ядра. Этот чип также поддерживает работу в двухпроцессорных системах, однако здесь используется другое соединение с пропускной способностью лишь до 96 Гбит/с.

В конце отметим, что выпуск 7-нм серверного ARM-процессора HiSilicon Hi1620 состоится уже в феврале 2019 года.

Традиционно в ноябре был опубликован обновлённый список самых производительных суперкомпьютеров TOP500. Новая редакция примечательна не только некоторыми изменениями в десятке лидеров, но также и тем, что в ней впервые появились системы на базе процессоров с архитектурой ARM и на процессорах с x86-архитектурой AMD Zen.

Итак, десятку лидеров пополнил суперкомпьютер SuperMUC, принадлежащий Баварской академии наук и размещённый недалеко от Мюнхена. Он построен на 3100 процессорах Xeon Platinum 8174, каждый из которых имеет 24 ядра. С производительностью почти в 26,9 Пфлопс он занял восьмое место.

SuperMUC

В свою очередь американский суперкомпьютер Sierra после повышения его производительности до 125,7 Пфлопс поднялся на вторую позицию рейтинга. Теперь суперкомпьютеры из США занимают первые две строчки рейтинга. Напомним, что на первом месте ранее в этом году расположился Summit. А вот китайский суперкомпьютер Sunway TaihuLight, который был лидером TOP500 на протяжении двух лет, переместился на третье место.

Российских суперкомпьютеров в рейтинге TOP500 по-прежнему три: Ломоносов и Ломоносов-2, принадлежащие МГУ, а также суперкомпьютер Росгидромета. Они располагаются на 79, 485 и 282 местах соответственно.

Ломоносов-2

Первым суперкомпьютером на базе ARM в списке TOP500 стала система Astra от HPE, о которой ранее мы уже писали. Этот суперкомпьютер построен на процессорах Cavium ThunderX 2, которые включают по 28 ядер с тактовой частотой 2 ГГц. Суперкомпьютер построен на кластерах HPE Apollo 70, и в сумме включает 125328 ядер, а его производительность достигает 2 Пфлопс. Расположилась система Astra на 204 месте рейтинга.

HPE Apollo 70 — кластер на ARM

А вот первым суперкомпьютером на процессорах с архитектурой AMD Zen стала китайская система Advanced Computing System (PreE). Построена она на китайских «клонах» AMD Epyc — процессорах Hygon Dhyana. Эти процессоры аналогичны модели Epyc 7501 и также включают 32 ядра с частотой 2 ГГц. Данный суперкомпьютер насчитывает 163 840 ядер Zen, а его пиковая производительность достигает 6,13 Пфлопс. Занимает эта система 39 место.

Также нельзя пройти мимо общих трендов развития суперкомпьютеров. Для начала обратим внимание, что почти половина всех суперкомпьютеров из списка TOP500 расположены в Китае. Если точнее, то сейчас список включает 229 китайских систем. Полгода назад их было 206. На втором месте по количеству идёт США, далее Япония и страны Европы.

В большинстве (95,2 %) суперкомпьютеров из списка TOP500 используются процессоры Intel. Самыми популярными по-прежнему являются процессоры поколения Broadwell, но постепенно набирают популярность и Skylake. На базе процессоров AMD построено лишь три суперкомпьютера, из которых лишь один на базе Epyc, да и то китайского, а два других — на Opteron.

Интересно, что число суперкомпьютеров списка TOP500 с производительностью выше одного петафлопса достигло 427 единиц. Полгода назад их было лишь 272. Из всего списка 137 систем используют ускорители вычислений на базе GPU или сопроцессоров. В большинстве своём это ускорители NVIDIA Tesla поколений Pascal и Volta. Около 50 % вычислительной мощности всех систем списка приходится на GPU, и постепенно их доля растёт.

Отметим, что свой вклад в будущем внесут программируемые матрицы FPGA, которые также будут использоваться в качестве ускорителей вычислений в дополнение к обычным процессорам. Весьма перспективно тут выглядят процессоры, размещённые вместе с FPGA-матрицей в одном корпусе.

Наконец, что касается Green500 — списка наиболее энергоэффективных суперкомпьютеров, которые обеспечивают больше всего вычислительной мощности на единицу потребляемой энергии. Довольно интересно, что на третьем месте этого списка расположился самый производительный суперкомпьютер в мире — Summit. Также заметим, что в десятку наиболее энергоэффективных суперкомпьютеров входит ещё пара представителей десятки самых производительных систем.

Комиссариат по атомной и альтернативным видам энергии — французский научно-исследовательский институт CEA (Alternative Energies and Atomic Energy Commission) — договорился о развёртывании на свой площадке новейшего суперкомпьютера на основе ARM-платформы компании Marvell. Для сторонников серверных платформ на ARM это закрепление успеха. Всего неделю назад эту же платформу Marvell пообещала использовать Лос-Аламосская национальная лаборатория в виде систем Shasta производства компании Cray.

Французский институт для центра CEA/DAM (Military Applications Division) с базированием в Брюйер-ле-Шатель до конца года получит систему BullSequana X1310 компании Atos. Как и система Cray Shasta, система Atos BullSequana X1310 опирается на процессоры Marvell ThunderX2. В систему Atos вошли 92 blade-сервера с тремя узлами на каждом из них. Каждый узел представлен двумя 32-ядерными процессорами Marvell ThunderX2 с частотой до 2,2 ГГц с поддержкой 64-битных инструкций Armv8-A, внешним интерфейсом InfiniBand и 256-Гбайт памяти DDR4.

Вся мощь системы Atos BullSequana X1310 будет направлена на моделирование испытаний ядерного оружия. Франция прекратила натурные ядерные испытания 22 года назад и нуждается в симуляции процессов ядерного распада. Все лучшие игрушки, как известно, попадают к военным. О гражданском назначении новой системы пока неизвестно, хотя CEA, в том числе, занимается проблемами альтернативной энергетики.

Следует сказать, что Европейская Комиссия ещё семь лет назад приступила к финансированию проекта «Mont-Blanc» (по названию одноимённой горы в Западной Европе). Этот проект предусматривает создание суперкомпьютеров класса эксафлопс на основе альтернативных архитектур, а не RISC или x86. На начальных этапах в проекте принимали участие такие компании, как NVIDIA и Samsung. Как вышло в итоге, к началу коммерческой реализации проекта первой добралась компания Marvell с помощью процессоров ThunderX2, доставшихся ей по наследству вместе с поглощением активов компании Cavium.

Компания Cray представила революционную по её словам архитектуру и платформу для сверхмасштабируемых суперкомпьютерных систем. Система разработана и будет продвигаться под кодовым именем Shasta. Шаста — это стратовулкан в системе Каскадных гор в штате Калифорния (США). Центральный пик Шаста окружён четырьмя пиками поменьше, что отражает суть новой архитектуры — сочетание в одной системе нескольких вычислительных и графических архитектур, а также трёх межкорпусных и межстоечных интерфейсов.

К сожалению, подробнее о предлагаемых вариантах конфигурации систем Shasta мы узнаем через две недели на конференции SC18 (Supercomputing Conference), которая пройдёт в Далласе (Техас) с 11 по 16 ноября. Это будет 30-я юбилейная конференция Supercomputing Conference, и Cray в виде доклада о Shasta сделает ей и нам своеобразный подарок. Коммерческие поставки систем Shasta стартуют примерно через год — в четвёртом квартале 2019 года. Однако компания уже заключила контракт на поставку одной системы для Национального энергетического научно-исследовательского научного вычислительного центра Министерства энергетики США (NERSC).

Данный контракт стал крупнейшим в истории компании. Он оценён в $146 млн. Система Cray «Perlmutter» будет поставлена в NERSC в 2020 году, а опираться она будет на процессоры AMD EPYC и ускорители ADM Radeon Instinct (Vega), как и на ускорители NVIDIA. Подчеркнём этот момент. Гибридные системы явно вышли на новый для себя уровень. В иных случаях конфигурации Shasta будут включать немыслимые раньше сочетания x86-совместимых процессоров (Intel Xeon Scalable и AMD EPYC), процессоров на ARM (об участии в проекте заявила компания Marvel, поставляющая процессоры ThunderX2) и GPU компаний AMD и NVIDIA, как и использование ускорителей на матрицах ПЛИС. Всё это многообразие для связи между полками и стойками вместе или порознь будет использовать три интерфейса: InfiniBand (Mellanox), Omni-Path (Intel) и Slingshot (Cray).

Новый интерфейс Cray Slingshot, о котором компания подробно пока не рассказывает, обещает снижение задержек и рост пропускной способности. В частности, число сегментов в конфигурации сети Cray Slingshot с поддержкой Ethernet будет снижено с 5 до 3. В целом Cray говорит о масштабируемой платформе, которая сотрёт разницу между кластерами и единой системой. Платформа будет одинаково легко управляться и обслуживать задачи как в виде одиночной стойки, так и в составе комплекса из свыше 100 стоек.

Система будет поставляться в двух вариантах. В одном она будет состоять из стандартных 19-дюймовых стоек с воздушным или жидкостным охлаждением (с поддержкой стандартов W3 и W4). В другом исполнении система предстанет в виде высокоплотных процессорных конфигураций в корпусе с 64 blade-серверами с жидкостным охлаждением. В каждом случае число шкафов (стоек) может превышать 100 штук. По словам Cray, это открывает путь к суперкомпьютерам с производительностью класса эксафлопс. Собственно, система Shasta представлена как первое близкое к реализации решение эксафлопсного уровня. Ждём подробностей.