Бум больших языковых моделей (LLM) неизбежно порождает появление на рынке нового специализированного класса процессоров и ускорителей — и нередко такие решения оказываются эффективнее традиционного подхода с применением GPU. Компания SambaNova Systems, разработчик таких ускорителей и систем на их основе, представила новое, третье поколение ИИ-процессоров под названием SN40L.

Осенью 2022 года компания представила чип SN30 на базе уникальной тайловой архитектуры с программным управлением, уже тогда вполне осознавая тенденцию к увеличению объёмов данных в нейросетях: чип получил 640 Мбайт SRAM-кеша и комплектовался оперативной памятью объёмом 1 Тбайт.

Источник изображений здесь и далее: SambaNova (via EE Times)

Эта наработка легла и в основу новейшего SN40L. Благодаря переходу от 7-нм техпроцесса TSMC к более совершенному 5-нм разработчикам удалось нарастить количество ядер до 1040, но их архитектура осталась прежней. Впрочем, с учётом реконфигурируемости недостатком это не является.

Чип SN40L состоит из двух больших чиплетов, на которые приходится 520 Мбайт SRAM-кеша, 1,5 Тбайт DDR5 DRAM, а также 64 Гбайт высокоскоростной HBM3. Последняя была добавлена в SN40L в качестве буфера между сверхбыстрой SRAM и относительно медленной DDR. Это должно улучшить показатели чипа при работе в режиме LLM-инференса. Для эффективного использования HBM3 программный стек SambaNova был соответствующим образом доработан.

Тайловая архитектура SambaNova состоит из вычислительных тайлов PCU, SRAM-тайлов PMU, управляющей логики и меш-интерконнекта

По сведениям SambaNova, восьмипроцессорная система на базе SN40L сможет запускать и обслуживать ИИ-модель поистине титанических «габаритов» — с 5 трлн параметров и глубиной запроса более 256к. В описываемой модели речь идёт о наборе экспертных моделей с LLM Llama-2 в качестве своеобразного дирижёра этого оркестра. Архитектура с традиционными GPU потребовала бы для запуска этой же модели 24 сервера с 8 ускорителями каждый; впрочем, модель ускорителей не уточняется.

Как и прежде, сторонним клиентам чипы SN40L и отдельные вычислительные узлы на их основе поставляться не будут. Компания продолжит использовать модель Dataflow-as-a-Service (DaaS) — расширяемую платформу ИИ-сервисов по подписке, включающей в себя услуги по установке оборудования, вводу его в строй и управлению в рамках сервиса. Однако SN40L появится в рамках этой услуги позднее, а дебютирует он в составе облачной службы SambaNova Suite.

Тензорный процессор TSP, разработанный стартапом Groq, был анонсирован ещё осенью 2019 года и его уже нельзя назвать новым. Тем не менее, как сообщает Groq, TSP всё ещё является достаточно мощным решением для инференса больших языковых моделей (LLM).

Теперь Groq позиционирует своё детище как LPU (Language Processing Unit) и продвигает его в качестве идеальной платформы для запуска больших языковых моделей (LLM). Согласно имеющимся данным, в этом качестве четырёхлетний процессор проявляет себя весьма неплохо. Groq открыто хвастается своим преимуществом над GPU, но в последних раундах MLPerf участвовать не желает.

Источник изображений здесь и далее: Groq

В своё время Groq разработала не только сам тензорный процессор, но и дизайн ускорителя на его основе, а также продумала вопрос взаимодействия нескольких TSP в составе вычислительного узла с дальнейшим масштабированием до уровня мини-кластера. Именно для такого кластера и опубликованы свежие данные о производительности Groq в сфере LLM.

Система разработки, содержащая в своём составе 640 процессоров Groq TSP, была успешно использована для запуска модели Meta✴ Llama-2 с 70 млрд параметров. Как показали результаты тестов, модель на данной платформе работает с производительностью 240 токенов в секунду на пользователя. Для адаптации и развёртывания Llama-2, по словам создателей Groq, потребовалось всего несколько дней.

В настоящее время усилия Groq будут сконцентрированы на адаптации имеющейся платформы в сфере LLM-инференса, поскольку данный сектор рынка растёт быстрее, нежели сектор обучения ИИ-моделей. Для LLM-инференса важнее умение эффективно масштабировать потоки небольших блоков (8–16 Кбайт) на большое количество чипов.

В этом Groq TSP превосходит NVIDIA A100: если в сравнении двух серверов выиграет решение NVIDIA, то уже при 40 серверах показатели латентности у Groq TSP будут намного лучше. В распоряжении Groq имеется пара 10-стоечных кластеров с 640 процессорами, один из которых используется для разработки, а второй — в качестве облачной платформы для клиентов Groq в области финансовых услуг. Работает система Groq и в Аргоннской национальной лаборатории (ALCF), где она используется для исследований в области термоядерной энергетики.

В настоящее время Groq TSP производятся на мощностях GlobalFoundries, а упаковка чипов происходит в Канаде, но компания работает над вторым поколением своих процессоров, которое будет производиться уже на заводе Samsung в Техасе.

Параллельно Groq работает над созданием 8-чипового ускорителя на базе TSP первого поколения. Это делается для уплотнения вычислений, а также для более полного использования проприетарного интерконнекта и обхода ограничений, накладываемых шиной PCIe 4.0. Также ведётся дальнейшая оптимизация ПО для кремния первого поколения.

Простота и скорость разработки ПО для платформы Groq TSP объясняется историей создания этого процессора — начала Groq с создания компилятора и лишь затем принялась за проектирование кремния с учётом особенностей этого компилятора. Перекладывание на плечи компилятора всех задач оркестрации вычислений позволило существенно упростить дизайн TSP, а также сделать предсказуемыми показатели производительности и латентности ещё на этапе сборки ПО.

При этом архитектура Groq TSP вообще не предусматривает использования «ядер» (kernels), то есть не требует блоков низкоуровневого кода, предназначенного для общения непосредственно с аппаратной частью. В случае с TSP любая задача разбивается на набор небольших инструкций, реализованных в кремнии и выполняемых непосредственно чипом.

Компилятор Groq позволяет визуализировать и предсказывать энергопотребление с точностью до наносекунд. Источник: Groq

Предсказуемость Groq TSP распространяется и на энергопотребление: оно полностью профилируется ещё на этапе компиляции, так что пики и провалы можно спрогнозировать с точностью вплоть до наносекунд. Это позволяет добиться от платформы более надёжного функционирования, избежав так называемой «тихой» порчи данных — сбоев, происходящих в результате резких всплесков энергетических и тепловых параметров кремния.

Энергопотребление Groq TSP поддаётся тонкой настройке на уровне программного обеспечения. Источник: Groq

Что касается будущего LLM-инференса, то Groq считает, что этой отрасли есть, куда расти. В настоящее время LLM дают ответ на запрос сразу, и затем пользователи могут уточнить его в последующих итерациях, но в будущем они начнут «рефлексировать» — то есть, «продумывать» несколько вариантов одновременно, используя совокупный результат для более точного «вывода» и ответа. Разумеется, такой механизм потребует больших вычислительных мощностей, и здесь масштабируемая и предсказуемая архитектура Groq TSP может прийтись как нельзя более к месту.