Стартап Groq сообщил о значительных достижениях в области инференса с использованием ускорителя LPU, разработанного для запуска больших языковых моделей (LLM), таких как GPT, Llama и Mistral. Groq LPU имеет один массивно-параллельный тензорный процессор TSP, который обеспечивает производительность до 750 TOPS INT8 и до 188 Тфлопс FP16. LPU Groq оснащён локальной SRAM объемом 230 Мбайт с пропускной способностью 80 Тбайт/с.

Как сообщает компания, при запуске модели Mixtral 8x7B ускоритель LPU обеспечил скорость инференса 480 токенов в секунду, что является одним из ведущих показателей инференса в отрасли. В таких моделях, как Llama 2 70B с длиной контекста 4096 токенов, Groq может обеспечить скорость инференса 300 токенов/с, тогда как в меньшей модели Llama 2 7B с 2048 токенами контекста скорость инференса составляет 750 токенов/с.

Изображение: Groq

Согласно рейтингу бенчмарка LLMPerf, LPU Groq превосходит результаты систем облачных провайдеров на базе традиционных ИИ-ускорителей в деле запуска LLM Llama в конфигурациях от 7 до 70 млрд параметров. Groq лидирует по скорости инференса и занимает второе место по показателю задержки.

Источник: The Ray Team

Для сравнения, бесплатный чат-бот ChatGPT на базе GPT-3.5 обеспечивает обработку около 40 токенов/с. Текущие LLM с открытым исходным кодом, такие как Mixtral 8x7B, могут превосходить GPT 3.5 в большинстве тестов, и теперь могут работать со скоростью почти 500 токенов/с.

Источник: The Ray Team

Опубликованные данные наглядно подтверждают, что предлагаемый Groq ускоритель LPU Groq значительно превосходит системы для инференса, предлагаемые NVIDIA, AMD и Intel, говорит компания. Groq не раскрывает имена своих заказчиков, но в настоящее время её ИИ-решения используются, например, Аргоннской национальной лабораторией Министерства энергетики США.

Аргоннская национальная лаборатория Министерства энергетики США сообщила о запуске вычислительного кластера, использующего специализированные ИИ-решения Groq. Ресурсы системы предоставляются исследователям на базе тестовой площадки ALCF (Argonne Leadership Computing Facility).

Groq является разработчиком чипов GroqChip, спроектированных с прицелом на решение задач ИИ и машинного обучения. Эти изделия, наделённые 230 Мбайт памяти SRAM, обеспечивают производительность до 750 TOPS INT8 и до 188 Тфлопс FP16.

Источник изображения: Аргоннская национальная лаборатория

Процессоры GroqChip являются основой ускорителей GroqCard с интерфейсом PCIe 4.0 x16. Восемь таких карт входят в состав сервера GroqNode формата 4U. Наконец, до восьми серверов GroqNode используются в кластерах GroqRack. И именно такие узлы являются основой новой ИИ-платформы ALCF. Заявленная производительность каждого узла достигает 48 POPS (INT8) или 12 Пфлопс (FP16).

Экосистема программного и аппаратного обеспечения Groq предназначена для ускорения решения сложных ИИ-задач, в частности, инференса. Исследователи будут применять НРС-платформу при реализации ресурсоёмких научных проектов в таких областях, как визуализация, термоядерная энергия, материаловедение, создание лекарственных препаратов нового поколения и пр. Отмечается, что уникальная архитектура Groq и универсальный компилятор обеспечат повышенную производительность для широкого спектра ИИ-моделей.

В рамках сотрудничества Аргоннская национальная лаборатория и Groq работают над лекарствами от коронавируса, спровоцировавшего пандемию COVID-19: говорится, что время получения результатов сократилось с дней до минут. Создавая модели вируса и помогая исследователям быстро сравнивать их с базой данных, содержащей миллиарды молекул препаратов, модели ИИ позволяют идентифицировать перспективные соединения, которые будут использоваться в клинических терапевтических испытаниях.

Системы машинного интеллекта и особенно инференс-системы, чьей задачей является принятие решений в нейросетевых сценариях обработки, требуют особого подхода к реализации аппаратной части для достижения действительно высокой производительности при приемлемом уровне энергопотребления. Стартап Groq, который ещё осенью 2019 года анонсировал свой тензорный процессор Groq TSP, начал поставки систем на базе этого чипа.

В своё время Groq наделали немало шума, заявив о создании самого быстрого ИИ-процессора с производительностью 1 Петаопс (PetaOPS, 10¹⁵ операций в секунду, обычно целочисленных), оставляющего позади даже таких монстров, как NVIDIA Tesla V100. Добиться этого удалось благодаря уникальной многоядерной архитектуре, из которой Groq исключила всё лишнее для тех задач, на которые ориентирован свой процессор.

Подход оказался плодотворным: прототип ускорителя на базе Groq TSP, работая на частоте 1 ГГц, развил 205 Тфлопс в режиме FP16 и 820 Топс в режиме INT8. Для сравнения, V100 при аналогичном потреблении 300 Ватт показала лишь 125 Тфлопс и 250 Топс соответственно. В тесте ResNet-50 новый чип смог достичь производительности на уровне 21700 распознаваний в секунду, уступив лишь проприетарному ASIC Alibaba HanGuang, недоступному для приобретения.

Архитектура Groq TSP (Изображение: The Next Platform)

Об архитектуре Groq до недавних пор было известно немного, однако компания-разработчик, похоже, успешно набирает обороты: начались коммерческие поставки ускорителей на базе Groq TSP и даже законченных вычислительных узлов, позволяющих организовывать целые кластеры с высочайшим уровнем производительности. На днях компания рассказала The Next Platform об особенностях своих решений.

Шасси Groq (Изображение: The Next Platform)

Главной особенностью своего TSP разработчики по-прежнему называют наличие блока SRAM объёмом 220 Мбайт. Такая память обеспечивает пропускную способность на уровне 80 Тбайт/с, что является настоящим подарком для инференс-сценариев. Кроме того, теперь известно, что каждый TSP содержит два блока матричной математики (320×320 Fused Dot Product, INT8 или FP16, 32-битный аккумулятор) и один блок векторных вычислений (тензорные линейные и нелинейные вычисления в режимах INT8/16/32 и FP16/32, 5120 вычислительных элементов).

Структура узла Groq (Изображение: The Next Platform)

Как обычно, по краям кристалла расположены различные блоки ввода-вывода, в частности, контроллер PCI Express 4.0, а также два I/O-модуля для межпроцессорной связи. Последние обеспечивают Groq TSP 16 линиями с общей пропускной способностью 512 Гбайт/с, так что узким местом в многопроцессорных кластерах на базе TSP они стать не должны. Кроме того, на кристалле присутствует и небольшой блок управления, могущий оперировать очередями из 144 инструкций, так что полностью отказываться от управляющих структур в TSP разработчики всё-таки не стали.

Структура вычислительной системы на базе Groq TSP довольно проста. Она состоит из трёх функциональных блоков, два из которых занимаются собственно вычислениями и управляющего блока с классическими процессорами. Каждый из вычислительных модулей содержит по четыре ускорителя Groq TSP, соединённых по схеме «каждый с каждым» и имеет 16 свободных портов для дальнейшего масштабирования и добавления новых модулей TSP. Ускорители могут использоваться независимо, каждый для своей задачи, либо работать вместе над одной задачей, развивая большую производительность.

Стартовавший, как отдельный ускоритель, Groq TSP вырос в масштабируемый кластер (Изображение: The Next Platform)

Управляющая часть с точки зрения архитектуры выглядит несложно: это обычная двухпроцессорная система на базе AMD EPYC 7002, и каждый из четырёх ускорителей подключен к своему процессору посредством PCI Express 4.0 x16. В этой части используются 32-ядерные процессоры AMD и установлен общий пул оперативной памяти объёмом 1 Тбайт. Вся система занимает модифицированный стоечный корпус высотой 5U и потребляет в пределе 3,3 кВт. Производительность такого комплекса заявлена на уровне 6 Петаопс в режиме INT8 и 1,5 Пфлопс в режиме FP16.

Сервер Groq Node

И это далеко не предел, недаром Groq называет своё решение Node Scalable Compute System. Новинка действительно масштабируется, поскольку каждый из ускорителей имеет по четыре свободных порта интерконнекта. Стойка, разработанная и представленная Groq, может включать в себя 17 вычислительных модулей с вышеописанной архитектурой. 18-ое место занято модулем, содержащим в себе сетевые интерфейсы и дисковую подсистему.

Без программного обеспечения любая система мертва, тем более, с учётом архитектурных особенностей Groq TSP, практически целиком полагающегося на компилятор. Компания сопровождает новые системы комплектом ПО Groqware SDK. Он включает в себя все необходимые средства разработки и набор API, что позволит разработчикам в кратчайшие сроки начать создавать ПО, в полной мере раскрывающее немалый потенциал новой платформы.

Из-за того, что Groq лучше всего раскрывается на задачах с небольшой очередью (в пределе при batch size 1), эта инференс-платформа обеспечивает великолепную латентность, что делает её привлекательной для финансовых структур. Интересна платформа и учёным, но те более заинтересованы в возможностях TSP в области классических вычислений, в частности, линейной алгебры.

Из-за этого сложилась любопытная ситуация: стартовал Groq TSP как инференс-ускоритель, но первые клиенты компании потребовали большей универсальности, так что разработчикам пришлось создать сначала Groq Node, описанный выше, а потом и целый масштабируемый кластер на базе таких узлов. Таким образом, платформа, стартовавшая как узкоспециализированное решение, эволюционировала в более универсальный вычислительный комплекс, гибкий и масштабируемый.