Опыт японской компании Fujitsu в разработке процессоров и суперкомпьютеров велик и многогранен. Долгое время основной архитектурой для решений Fujitsu была SPARC64, но времена меняются: в 2018 году компания анонсировала разработку собственного процессора на базе архитектуры Arm. Сегодня этот чип мы знаем под именем A64FX.

В 2020 году японский кластер Fugaku на основе 48-ядерных A64FX с интегрированными HBM-памятью и интерконнектом занял первое место в рейтинге TOP500 с результатом 537,2 Пфлопс. Однако эти процессоры, которые всё ещё достойно трудятся не только в Fugaku, но и в других суперкомпьютерах, трудно назвать действительно универсальным и доступным.

Источник изображений: Fujitsu

Важность архитектурных нововведений и смену IT-ландшафта в Fujitsu прекрасно осознают. Поэтому компания объявила о разработке нового серверного процессора под кодовым именем MONAKA, для которого она намеревается вдвое увеличить показатели производительности и энергоэффективности, а также учесть растущую популярность задач класса ИИ. А совсем недавно Fujitsu впервые более детально рассказала о технических особенностях будущих CPU.

Во-первых, разработчики нового процессора хорошо осознают ограничения, накладываемые текущей транзисторной технологии. Похоже, из FinFET и её аналогов выжаты все или почти все соки и для прорывных решений нового поколения данная технология не подходит. В процессорах MONAKA будут использоваться транзисторы с затвором нового типа, так называемые GAA (Gate-all-Around). Похоже, речь идёт о технологии, которую разрабатывает и собирается внедрить в производство уже в следующем году Samsung в рамках 2-нм техпроцесса SF2.

Внедрение 2-нм GAA-транзисторов позволит снизить паразитную ёмкость, а значит, добиться больших тактовых частот при меньшем напряжении питания. При этом новая технология будет применена не только в процессорных ядрах, но и в сборках кеш-памяти, также спроектированных с использованием собственного инструментария Fujitsu.

Во-вторых, MONAKA изначально проектируется как модульный процессор. В центре разместится IO-кристалл, содержащий контроллеры DDR5 (12 каналов) и PCI Express 6.0/CXL 3.0. Окружать его будут сборки из 5-нм кристаллов кеш-памяти SRAM и расположенных поверх 2-нм кристаллах с процессорными ядрами. По вертикали соединение обеспечит технология TSV, а по горизонтали — кремниевая подложка-интерпозер. Фактически речь идёт о 3D-компоновке.

12-канальная подсистема памяти обеспечит отсутствие узких мест: у A64FX проблем с пропускной способностью благодаря использованию HBM2 не было, но объем самой памяти был ограничен 32 Гбайт. Зато у MONAKA проблем с расширением не будет — как с помощью классических модулей DIMM, так и посредством банков памяти CXL, благо, за основу сразу взята версия PCIe 6.0 с пропускной способностью 256 Гбайт/с в режиме x16. Сколько будет самих линий, пока не уточняется.

Новая платформа изначально проектируется двухсокетной, при этом в количестве ядер Fujitsu также не скромничает: процессоры MONAKA получат 144 ядра, а благодаря новому 2-нм техпроцессу они будут не такими уж горячими. Им хватит воздушного охлаждения, говорят создатели. Процессоры получат набор инструкций Armv9-A с векторными расширениями SVE2 и технологией доверенных вычислений Confidential Computing. Скорее всего, без кастомных инструкций не обойдётся и в этот раз.

Последнее особенно важно ввиду того, что MONAKA предназначены не только для рынка HPC, но и для использования в облачных средах. Подсистема конфиденциальных вычислений позволяет шифровать содержимое каждой виртуальной машины собственным ключом, так что доступа к внутренностям ВМ не будет даже у владельцев ЦОД. Впрочем, современные HPC-комплексы всё чаще используют именно облачный подход для доступа к ресурсам.

Несмотря на популярность GPU и других специализированных ускорителей, Fujitsu считает, что гетерогенная архитектура имеет существенные недостатки — она заметно дороже, особенно с учётом ценовой политики производителей, склонна к неполной утилизации ресурсов, а также не слишком экономична и зачастую требует специфических систем охлаждения. Компания полагает, что гомогенная архитектура MONAKA этих недостатков лишена и в сочетании с ПО Fujitsu может успешно обрабатывать ИИ-нагрузки.

В программной части Fujitsu активно полагается на решения с открытым кодом. Процессоры MONAKA будут отвечать стандартам Arm System Ready и получат полноценную поддержку Linux и сопутствующего инструментария, в частности, GCC, glibc, live-patch, papi и т.д. Разработка ведётся в тесном содружестве с Linaro, организацией, занимающейся консолидацией открытого ПО для Arm, а также с альянсом UXL. Для MONAKA компания подготовит, например, оптимизированную библиотеку OpenBLAS.

Также Fujitsu уделяет внимание экологии: напомним, одной из главных черт нового процессора будет его экономичность, что отвечает целям японской национальной программы NEDO, ставящей своей целью достижение 40 % снижения энергопотребления ЦОД к 2030 году.

Что касается начала поставок MONAKA, здесь всё идёт по плану: первые партии новых процессоров найдут своё место в серверах и вычислительных узлах уже в 2027 году. Это вполне согласуется с циклом разработки PCI Express, согласно которому появления решений PCIe 6.0 на рынке следует ожидать не ранее 2025 года.

Fujitsu представила свою стратегию в области ИИ, в рамках которой она планирует уделять основное внимание не разработке генеративного ИИ (GenAI), а совершенствованию платформы, которая упростит предприятиям настройку своих собственных ИИ-решений, пишет DigiTimes.

По словам японской компании, анонсированная в начале июня платформа Fujitsu GenAI Framework for enterprises предназначена для решения проблем, с которыми сталкиваются предприятия при применении генеративного ИИ, таких как сложность получения и обработки больших объёмов обучающих данных, неспособность удовлетворить разнообразные требования к стоимости и скорости обработки, а также потенциальный риск невыполнения требований законодательства или внутренних правил компаний. Эта платформа будет доступна клиентам по всему миру начиная с июля 2024 года в облаке Fujitsu Kozuchi.

Источник изображения: Fujitsu

Как сообщается, Fujitsu включила в GenAI Framework for enterprises несколько ключевых технологий: Knowledge Graph Extended Retrieval-Augmented Generation (RAG), GenAI Amalgamation и GenAI Auditing.

RAG — это широко используемый метод донастройки моделей GenAI для корпоративных приложений. Его недостатком является фрагментированное и несвязное обучение знаниям на больших объёмах данных. Например, модель может ссылаться на разные и несовместимые руководства по ремонту автомобилей или неправильно цитировать законодательные положения, путая смысл запрещённых и нерекомендуемых действий. Устранить этот недостаток поручено Fujitsu Knowledge Graph Extended RAG путём формирования графа знаний для контекстуализации обучающих данных.

Как утверждает Fujitsu, Fujitsu Knowledge Graph Extended RAG позволяет сократить объём необходимых для обучения данных на четверть. Помимо повышения эффективность обучения, технология также обеспечивает мониторинг в реальном времени результатов работы. Она предлагает поддержку логических рассуждений, позволяя легко определить, применимы ли результаты. Модель может обрабатывать более 10 млн токенов, что позволяет ей учиться на больших объёмах сложных данных и генерировать высокоточные ответы.

GenAI Amalgamation позволяет выбрать модель с наивысшей производительностью из нескольких специализированных моделей на основе входной задачи или автоматически объединяет несколько имеющихся моделей для выполнения запроса. Это позволяет пользователям легко адаптировать подходящие ИИ-модели GenAI, сокращая время, необходимое для настройки модели, и повышая эффективность работы. Наконец, технология аудита ИИ (GenAI Auditing) — первая в мире, по словам Fujitsu — позволяет объяснить, почему модель дала тот или иной ответ, что упростит её проверку на соответствие законодательству и правилам компании, а заодно позволит избавиться от галлюцинаций.

Корпорация IBM сообщила о том, что её квантовая платформа Quantum System Two будет интегрирована с суперкомпьютером Fugaku в рамках совместного проекта с японским Институтом физико-химических исследований (RIKEN). Кроме того, IBM будет работать над новым ПО для выполнения квантово-классических задач.

Напомним, вычислительный комплекс Fugaku на базе Arm-процессоров Fujitsu A64FX в 2020 году стал самым высокопроизводительным суперкомпьютером в мире. В текущем рейтинге ТОР500 эта НРС-система занимает четвёртое место с быстродействием приблизительно 442 Пфлопс.

В свою очередь, квантовый компьютер IBM Quantum System Two был представлен в конце 2023 года. В нём применяется 133-кубитный квантовый процессор Heron. Отмечается, что Quantum System Two будет единственной квантовой системой, размещённой рядом с Fugaku в Центре вычислительных наук RIKEN в Кобе (Япония). Такая связка поможет в разработке приложений нового поколения для квантово-ориентированных суперкомпьютеров.

Источник изображения: IBM

Совместная инициатива IBM и RIKEN стала частью проекта, поддерживаемого японской Организацией по развитию новых энергетических и промышленных технологий (NEDO). Целью программы является демонстрация преимуществ гибридных вычислительных платформ при выполнении сложных и ресурсоёмких задач в эпоху «после 5G».

«С точки зрения HPC, квантовые компьютеры — это системы, которые позволяют ускорить научные приложения, обычно выполняемые на суперкомпьютерах. Кроме того, квантовые платформы дают возможность решать задачи, которые не по силам традиционным вычислительным комплексам», — отмечает доктор Мицухиса Сато (Mitsuhisa Sato), руководитель подразделения RIKEN Quantum HPC Collaborative Platform. При этом Fujitsu совместно с RIKEN уже развернули в Осакском университете (Osaka University) собственный 64-кубитный квантовый компьютер с облачным доступом.

Oracle Corporation Japan объявила о намерении инвестировать более $8 млрд в следующие десять лет в облачные вычисления и ИИ-инфраструктуру в Японии. Как сообщает Media Newswire, благодаря новым вложениям будет расширено присутствие Oracle Cloud Infrastructure (OCI) в стране, дополнительно примут меры для обеспечения требуемого государством «цифрового суверенитета» Японии.

В частности, Oracle намерена существенно расширить в Японии штат локальных команд и организовать деятельность в соответствии с требованиями регуляторов к обеспечению местного цифрового суверенитета. В планах — расширение поддержки облачных регионов в Токио и Осаке, запущенных в 2019–2020 гг., а также платформ Oracle Alloy и OCI Dedicated Region. В результате правительственные органы и бизнесы по всей стране смогут беспрепятственно использовать Oracle Cloud с суверенными ИИ-решениями. Сервисы будут работать в пределах границ страны или на собственных мощностях организаций.

Так, Fujitsu выбрала платформу Oracle Alloy для внедрения суверенных облачных сервисов. При этом пользовательские облака на платформе совместимы с собственными облаками Oracle, в результате чего клиентам будут доступны ресурсы гиперскейлеров. Используя Alloy, Fujitsu расширит внедрение своего гибридного предложения Fujitsu Uvance. Компания станет использовать Oracle Alloy в своих дата-центрах в Японии, что обеспечит её клиентам доступ к более 100 облачных сервисов Oracle с соблюдением требований к безопасности и обеспечению цифрового суверенитета.

Источник изображения: Juliana Barquero/unsplash.com

Как сообщают в самой Fujitsu, компания будет использовать накопленный на японском рынке опыт для расширения бизнеса с применением Oracle Alloy на другие рынки. Fujitsu уже присутствует в 35 странах. Сделку анонсировали вскоре после того, как Oracle объявила о крупных инвестициях в Японии. Ранее Fujitsu и Oracle уже заключили соглашение, благодаря которому облачные сервисы Oracle должны были предоставляться в ЦОД Fujitsu, предусмотрена и связь с облаком Fujitsu — K5.

В прошлом году Oracle анонсировала расширение 66 существующих дата-центров и постройке 100 новых по всему миру, только в этом году капитальные расходы на это должны составить $7–$7,5 млрд.

Компания NVIDIA сообщила о том, что её технологии лягут в основу нового японского суперкомпьютера ABCI-Q, предназначенного для проведения исследований в области квантовых вычислений. Платформа, в частности, будет использоваться для тестирования гибридных систем, объединяющих классические и квантовые технологии.

Развёртыванием комплекса займётся корпорация Fujitsu. Машина расположится в суперкомпьютерном центре ABCI (AI Bridging Cloud Infrastructure) Национального института передовых промышленных наук и технологий Японии (AIST). Ввод ABCI-Q в эксплуатацию намечен на начало 2025 года.

В состав суперкомпьютера войдут более 500 узлов, насчитывающих в общей сложности свыше 2000 ускорителей NVIDIA H100. Говорится о применении интерконнекта NVIDIA Quantum-2 InfiniBand, а также NVIDIA CUDA Quantum — открытой платформы для интеграции и программирования CPU, GPU и квантовых процессоров (QPU). Комплекс ABCI-Q проектируется с прицелом на возможность добавления будущих аппаратных компонентов для квантовых вычислений.

Источник изображения: NVIDIA

Ожидается, что ABCI-Q позволит проводить высокоточное квантовое моделирование в рамках исследовательских проектов в различных отраслях. Учёные смогут тестировать приложения нового типа с целью ускорения их практического внедрения. Кроме того, специалисты смогут прорабатывать передовые алгоритмы для решения специфичных задач. NVIDIA и AIST также планируют сотрудничать при разработке промышленных приложений на базе ABCI-Q.

В целом, ABCI-Q является частью стратегии Японии в области квантовых технологий, задачей которой является создание новых возможностей для бизнеса и общества, а также получение выгоды от квантовых технологий, в том числе посредством исследований в области ИИ, энергетики и биологии.

Fujitsu подтвердила, что выпуску её мейнфреймов и серверных систем c Unix подходит конец. Согласно новым планам компании, она прекратит производство и продажу мейнфреймов к 2030 году, а выпуск серверных систем UNIX — к концу 2029 года. Сопровождение обоих продуктов продлится в течение ещё пяти лет и закончится в 2035 году и в 2034 году соответственно. Как надеется компания, к тому времени пользователи подобных систем окончательно перейдут в облако.

Источник изображений: Fujitsu

Тем не менее, Fujitsu по-прежнему планирует выпустить в 2024 году новую модель в серии мейнфреймов GS21. Также планируется обновление семейства UNIX-серверов Fujitsu SPARC M12 в конце этого года и в 2026 году. Впрочем, это пока предварительные планы. Компания уже составила график перехода с мейнфреймов и UNIX-серверов в облако в рамках нового бизнес-бренда Fujitsu Uvance. Теперь у пользователей мейнфреймов Fujitsu есть чётко обозначенный срок, к которому они должны перенести свои приложения на другую платформу или воспользоваться возможностью создать их с нуля в рамках более современной инфраструктуры.

Сомнительной альтернативой может быть уход на платформу IBM z. Филип Доусон (Philip Dawson), вице-президент Gartner Research сообщил The Register, что отказ от UNIX пройдёт менее болезненно, так как рабочие нагрузки могут быть относительно легко перенесены на Linux: «По сути, Linux заменил UNIX. Но такой замены нет для мейнфреймов. Когда аппаратное обеспечение исчезнет, что вы будете делать с приложениями?». Фактически Fujitsu в наследство достались две разные серии мейнфреймов от Amdahl Corporation (GS21) и Siemens (BS2000), если не считать старые решения ICL.

В понедельник, 14 февраля в Лондоне началось публичное расследование по поводу неправомерных приговоров сотням британских почтовых служащих, которые были несправедливо осуждены за кражу, мошенничество или искажение отчётности, хотя истинной причиной оказалась ошибка в IT-системе Horizon, построенной Fujitsu. В период с 2000 по 2014 год пострадало более 700 сотрудников, причём некоторые даже получили тюремные сроки.

Система Horizon разворачивалась в местных отделениях почты с 1999 года. Почтовая служба Великобритании в течение многих лет утверждала, что данные Horizon были надёжными, обвиняя менеджеров филиалов в нечестности, когда система ошибочно отражала недостачу. В апреле прошлого года Апелляционный суд отменил неправомерные приговоры 39 сотрудникам. Однако, как оказалось, это лишь верхушка айсберга. Пострадавших из-за неисправности компьютерной системы гораздо больше.

Изображение: www.royalmail.com

Более того, в ходе расследования выяснилось, что государственная почтовая служба знала о ненадёжности Horizon, однако данные из системы всё равно использовались для обвинения почтмейстеров в составлении ложных отчётов и краже денежных средств. По предварительным оценкам, 706 судебных преследований могли быть основаны на данных неисправной компьютерной системы. К настоящему времени приговоры по уголовным делам 72 почтмейстеров были отменены, а другие апелляции находятся на рассмотрении суда.

В декабре Министерство по делам бизнеса, энергетики и промышленной стратегии Великобритании выделило почтовой службе £1,013 млрд на покрытие расходов, связанных со скандалом. Министерство выплатит компенсацию тем, чьи уголовные судимости были отменены, а также 2500 почтмейстерам, которые не были привлечены к уголовной ответственности, но которых обязали вернуть деньги почтовой службе в связи с тем, что на счетах возглавляемых ими отделений была выявлена недостача.

Fujitsu представила Fujitsu Uvance, новый глобальный бизнес-бренд, предлагающий портфель решений, направленный на создание устойчивого мира и решения социальных проблем путём цифровых инноваций. В рамках его планируется предлагать технологии и системы в семи ключевых областях: устойчивое производство, потребительский опыт, здоровый (во всех смыслах) образ жизни, общество, которому доверяют, а также цифровая трансформация, бизнес-приложения и гибридные информационные технологии.

Первые четыре направления — это крупные межотраслевые бизнес-сегменты (вертикали), направленные на решения актуальных проблем. Оставшиеся три — горизонтальные платформы, которые станут основой для первых четырёх. Fujitsu, как утверждается, сможет предложить уникальный взгляд на то, как продвигать инновации для улучшения мира и жизни людей в целом. Пандемия не только изменила весь мир, но и более явно подчеркнула имеющиеся в нём проблемы, которые компания предлагает решить с помощью современных технологий.

Чтобы подчеркнуть важность нового бренда, компания переименовала Fujitsu Kawasaki Tower в Японии в Fujitsu Uvance Kawasaki. Комплекс станет «живой» лабораторией, которая наглядно продемонстрирует реальный потенциал новых технологий: биометрии, анализа изображений и т. д. Ожидается, что они будут играть роль в семи ключевых сферах деятельности компании, о которых говорилось выше.

Популярность идей машинного обучения и искусственного интеллекта приводит к тому, что многие страны и организации планируют обзавестись HPC-системами, специально предназначенными для этого класса задач. В частности, Токийский университет совместно с Fujitsu модернизировал существующую систему ABCI (AI Bridging Cloud Infrastructure), снабдив её новейшими процессорами Intel Xeon и ускорителями NVIDIA.

Как правило, когда речь заходит о суперкомпьютерах Fujitsu, вспоминаются уникальные наработки компании в сфере HPC — процессоры A64FX, но ABCI имеет более традиционную гетерогенную архитектуру. Изначально этот облачный суперкомпьютер включал в себя вычислительные узлы на базе Xeon Gold и ускорителей NVIDIA V100, объединённых 200-Гбит/с интерконнектом. В качестве файловой системы применена разработка IBM — Spectrum Scale. Это одна систем, специально созданных для решения задач искусственного интеллекта, при этом доступная независимым исследователям и коммерческим компаниям.

Так, 86% пользователей ABCI не входят в состав Японского национального института передовых технических наук (AIST); их число составляет примерно 2500. Но система явно нуждалась в модернизации. Как отметил глава AIST, с 2019 года загруженность ABCI выросла вчетверо, и сейчас на ней запущено 360 проектов, 60% из которых от внешних заказчиков. Сценарии использования самые разнообразные, от распознавания видео до обработки естественных языков и поиска новых лекарств.

Новые узлы ABCI 2.0 заметно отличаются по архитектуре от старых

Как и в большей части систем, ориентированных на машинное обучение, упор при модернизации ABCI был сделан на вычислительную производительность в специфических форматах, включая FP32 и BF16. Изначально в состав ABCI входило 1088 узлов, каждый с четырьмя ускорителями V100 формата SXM2 и двумя процессорами Xeon Gold 6148. После модернизации к ним добавилось 120 узлов на базе пары Xeon Ice Lake-SP и восьми ускорителей A100 формата SXM4. Здесь вместо InfiniBand EDR используется уже InfiniBand HDR.

Стойка с новыми вычислительными узлами ABCI 2.0

Согласно предварительным ожиданиям, производительность обновлённого суперкомпьютера должна вырасти практически в два раза на задачах вроде ResNet50, в остальных случаях заявлен прирост производительности от полутора до трёх раз. На вычислениях половинной точности речь идёт о цифре свыше 850 Пфлопс, что вплотную приближает ABCI к системам экза-класса. Разработчики также надеются повысить энергоэффективность системы путём применения специфических ускорителей, включая ASIC, но пока речь идёт о связке Intel + NVIDIA.

ABCI и сейчас можно назвать экономичной системой — при максимальной общей мощности комплекса 3,25 МВт сам суперкомпьютер при полной нагрузке потребляет лишь 2,3 МВт. Поскольку система ориентирована на предоставление вычислительных услуг сторонним заказчикам, модернизировано и системное ПО, в котором упор сместился в сторону контейнеризации.

Примерно через три года начнётся коммерческая эксплуатация суперкомпьютера Post-K, который компании Fujitsu и RIKEN разрабатывают на смену предыдущей совместной системы суперкомпьютера K (начал работать в 2011 году). Новая система Post-K обещает 100-кратно поднять производительность на уровне приложений. И сделано это будет благодаря переходу Fujitsu на ARM-совместимые ядра и новую архитектуру с масштабируемыми векторными инструкциями (Scalable Vector Extensions).

На прошедшей на днях конференции Hot Chips 30 (2018) компания Fujitsu впервые обнародовала спецификации новых процессоров, которые получили обозначение A64FX. Ни «A», ни «64», ни «FX» не имеют отношение к компании AMD, хотя в названии новых суперпроцессоров Fujitsu что-то немного согревает душу. Это процессоры с поддержкой 64-разрядных команд ARM и векторных инструкций длиной до 512 бит. Каждый процессор Fujitsu A64FX будет нести 48 вычислительных ядер и 4 вспомогательных ядра, разделённые на четыре блока, соединённых внутренней кольцевой шиной. Для связи с другими процессорами Fujitsu использует две линии внешнего интерфейса Tofu с пропускной способностью 28 Гбит/с. Строение процессора и внешний скоростной интерфейс обещают значительное наращивание параллелизма в вычислениях.

Fujitsu

Каждый из 13-ядерных блоков поддержан кеш-памятью L2 объёмом 8 Мбайт. Кроме этого каждый из блоков напрямую обращается к модулю стековой памяти HBM2 объёмом 8 Гбайт. Суммарный объём памяти HBM2 у каждого процессора насчитывает 32 Гбайт, а общая скорость доступа достигает 1024 Гбайт/с. Поскольку память HBM2 можно рассматривать в качестве кеш-памяти третьего уровня, все или большинство операций выполняются в процессоре, что обещает отличный прирост производительности.

Процессор Fujitsu A64FX выпускается с использованием 7-нм техпроцесса, очевидно, что на линиях компании TSMC. Он насчитывает 8,7 млрд транзисторов. Пиковая производительность процессора для операций с двойной точностью достигает 2,7 терафлопс. Процессор без потерь на переход может вычислять операции с одинарной точностью и половинной, соответственно, в два и четыре раза быстрее. Также, за что надо благодарить тему машинного обучения, процессор A64FX оптимизирован для обработки 16- и 8-битных целочисленных значений.