Производительность NVIDIA Volta GV100 может достигнуть 9,5 терафлопс

Как известно, следующим после Pascal поколением графических процессоров NVIDIA является Volta. Впрочем, к современным чипам название «графический процессор» применимо всё меньше — с тех пор, как их архитектура стала полностью унифицированной и программируемой, они прочно утвердились в различных проектах суперкомпьютеров, некоторые из которых уже вступили в строй и вовсю заняты научными и другими сложными вычислениями. Создавая свой первый чип Pascal GP100, NVIDIA уделила больше внимания его вычислительным возможностям, нежели графическим, и, похоже, первенца в семействе Volta, чип GV100, ожидает аналогичный подход.

Новый принцип построения узлов суперкомпьютера. Количество плат ускорителей не соответствует указанному в заметке

Уже подтверждено, что GV100 станет сердцем, а точнее, сердцами суперкомпьютеров Summit в Национальной лаборатории Ок-Ридж (Oak Ridge National Laboratory) и Sierra в Ливерморской национальной лаборатории (Lawrence Livermore National Laboratory). Первый проект должен войти в рабочую стадию в начале 2018 года и развить пиковую мощность 200 петафлопс, что существенно превышает показатель самого быстрого сегодняшнего китайского суперкомпьютера Sunway TaihuLight, чьи возможности оцениваются в 125,4 петафлопса. К сожалению, о характеристиках и архитектуре GV100 мы до сих пор знаем не так много, как хотелось бы, но кое-какие сведения о проекте Summit позволяют сделать некоторые выводы.

Тот самый слайд

Лаборатория в Ок-Ридже опубликовала слайд, на котором Summit сравнивается с суперкомпьютером Titan, базирующимся на чипах Kepler GK110. Состоит он из 18688 узлов, мощность каждого из них составляет 1,4 терафлопса. На том же плакате указаны спецификации Summit: 4600 узлов с мощностью более 40 терафлопс на узел. Указано также, что в каждом узле будет 512 Гбайт памяти DDR4, 800 Гбайт энергонезависимой памяти и некий объём памяти HBM (речь, разумеется, идёт о HBM2). Основой каждого узла станут пара процессоров IBM POWER9 и шесть процессоров NVIDIA Volta. Чипы POWER9, помимо традиционных линий PCI Express (версия 4.0) имеют и 48 линий интерфейса Bluelink, который будет работать в режиме NVLink 2.0 и соединять их с процессорами Volta, что позволит процессорам различных архитектур делить общее пространство памяти, практически не теряя в скорости: пропускная способность может составлять от 80 до 200 Гбайт/с.

Использование NVLink экономит энергию и повышает производительность

Потребляемая Summit мощность составит 13 мегаватт — всего на 4 мегаватта больше, нежели у Titan, при более чем десятикратном превосходстве в производительности. Как мы знаем, NVIDIA объявила о том, что GV100 будет демонстрировать эффективность 72 гигафлопса на ватт при операции перемножения матриц с одинарной точностью (Single precision floating General Matrix Multiply). Для GP100 этот показатель равен 42 гигафлопса на ватт. Нетрудно посчитать, приняв за основу теплопакет GV100 на уровне 300 ватт, что этот чип в теории может достичь производительности 9,5 терафлопс на вычислениях двойной точности (FP64). Шесть чипов GV100 при потреблении не выше 300 ватт на чип как раз и дадут упомянутые на плакате «более 40 терафлопс», а точнее, в теории, смогут выдать 57,2 терафлопса. Даже при конфигурации с теплопакетом 200 ватт и на 20‒25 % более низкой производительности производительность узла составит 45,6 терафлопс, так что у создателей Summit явно есть задел по части экономии электроэнергии при сохранении заявленных характеристик. По крайней мере, такой подход может существенно облегчить работу холодильных установок Summit.