ثلاثة أجهزة كمبيوتر عملاقة جديدة تصل إلى قمة قائمة Green500

على مدى العامين الماضيين فقط، تسارعت الحوسبة الفائقة لتصل إلى عصر الإكساسكيل، حيث أصبحت أضخم الآلات في العالم قادرة على أداء أكثر من مليار مليار عملية في الثانية. ولكن ما لم تتمكن التحسينات الكبيرة في الكفاءة من التدخل على طول منحنى النمو الأسي، فمن المتوقع أيضًا أن تتطلب الحوسبة كميات غير عملية وغير مستدامة من الطاقة – حتى، وفقًا لدراسة تم الاستشهاد بها على نطاق واسع، ستتطلب بحلول عام 2040 طاقة أكثر من إجمالي إنتاج العالم الحالي. .

ولحسن الحظ، فإن مجتمع الحوسبة عالية الأداء يحول تركيزه الآن ليس فقط نحو زيادة الأداء (المقاس بالبيتافلوبات الخام أو الإكسافلوبس) ولكن أيضًا إلى زيادة الكفاءة، مما يعزز عدد العمليات لكل واط.

شهدت قائمة Green500 دخول الوافدين الجدد إلى المراكز الثلاثة الأولى، مما يشير إلى أن بعض أحدث الأنظمة عالية الأداء في العالم ربما تسعى إلى تحقيق الكفاءة بقدر ما تسعى إلى القوة المطلقة على الأقل.

أحدث تصنيف لل Top500 أجهزة الكمبيوتر العملاقة (قائمة أقوى الآلات في العالم) وابن عمها جرين500 (يُصنف بدلاً من ذلك الآلات الأعلى كفاءة في العالم) الأسبوع الماضي. بقي العشرة الأوائل من أكبر 500 حاسوب عملاق دون تغيير في الغالب، وعلى رأسهم حاسوب فرونتير إكساسكيل التابع لمختبر أوك ريدج الوطني. لم يكن هناك سوى إضافة واحدة جديدة في المراكز العشرة الأولى، في المركز السادس: المركز الوطني السويسري للحوسبة الفائقة نظام جبال الألب. وفي الوقت نفسه، مختبر أرجون الوطني أورورا تضاعف حجمها، لكنها حافظت على تصنيفها في الدرجة الثانية.

من ناحية أخرى، شهدت قائمة Green500 دخول الوافدين الجدد إلى المراكز الثلاثة الأولى، مما يشير إلى أن بعض أحدث الأنظمة عالية الأداء في العالم ربما تسعى إلى تحقيق الكفاءة بقدر ما تسعى إلى القوة المطلقة على الأقل.

كان على رأس قائمة Green500 الجديدة جيدي، النموذج الأولي لنظام Jülich Supercomputing Center لجهاز الكمبيوتر القادم JUPITER exascale. ذهب المركزان الثاني والثالث إلى جامعة بريستول إسامبارد آي، وهي أيضًا المرحلة الأولى من نظام مخطط أكبر، والبولندية الحاسوب العملاق Cyfronet Helios. وفي المركز الرابع جاء متصدر القائمة السابقة أ مؤسسة سيمونز هنري.

يمر هوبر من خلاله

تشترك الأنظمة الثلاثة الأولى في قائمة Green500 في شيء واحد، وهو أنها جميعها مبنية على أساس واحد نفيديا غريس هوبر الرقائق الفائقة، وهي عبارة عن مزيج من وحدة معالجة الرسوميات Hopper (H100) ووحدة المعالجة المركزية Grace. هناك سببان رئيسيان وراء كفاءة بنية Grace Hopper، كما يقول ديون هاريس، مدير استراتيجية الوصول إلى السوق لمركز البيانات المتسارع في Nvidia. الأول هو Grace CPU، الذي يستفيد من أداء الطاقة الفائق لمجموعة تعليمات ARM. بالإضافة إلى ذلك، كما يقول، فهو يشتمل على بنية ذاكرة تسمى LPDDR5X، وهو موجود بشكل شائع في الهواتف المحمولة وهو محسّن لكفاءة استخدام الطاقة.

إن شريحة GH200 Grace Hopper الفائقة من NVIDIA، والتي تم نشرها هنا في جهاز JEDI الخاص بـ Jülich، تعمل الآن على تشغيل أفضل ثلاثة أنظمة HPC الأكثر كفاءة في العالم. مركز يوليش للحوسبة الفائقة

يقول هاريس إن الميزة الثانية لـ Grace Hopper هي الاتصال الذي تم تطويره حديثًا بين وحدة معالجة الرسوميات Hopper ووحدة المعالجة المركزية Grace CPU. ويستفيد الاتصال من قرب وحدة المعالجة المركزية ووحدة معالجة الرسومات من بعضهما البعض على لوحة واحدة، ويحقق نطاقًا تردديًا يبلغ 900 جيجابت في الثانية، أي أسرع بحوالي 7 مرات من أحدث وصلات PCIe gen5. يقول هاريس إن هذا يسمح لوحدة معالجة الرسومات بالوصول إلى ذاكرة وحدة المعالجة المركزية بسرعة، وهو أمر مهم بشكل خاص للتطبيقات المتوازية للغاية مثل تدريب الذكاء الاصطناعي أو الشبكات العصبية الرسومية.

تستخدم جميع الأنظمة الثلاثة العليا Grace Hoppers، لكن Jülich’s JEDI لا يزال يتصدر المجموعة بهامش ملحوظ – 72.7 جيجا فلوب لكل واط، مقابل 68.8 جيجا فلوب لكل واط للوصيف (و 65.4 جيجا فلوب لكل واط للبطل السابق). يعزو فريق JEDI نجاحهم الإضافي إلى الطريقة التي ربطوا بها شرائحهم معًا. كان نسيج الترابط الخاص بهم أيضًا من Nvidia—Quantum-2 InfiniBand—بدلاً من HPE Slingshot الذي يستخدمه النظامان العلويان الآخران.

يستشهد فريق JEDI أيضًا بالتحسينات المحددة التي قاموا بها لاستيعاب معيار Green500. بالإضافة إلى استخدام أحدث معدات Nvidia، تعمل JEDI على خفض تكاليف الطاقة من خلال نظام التبريد الخاص بها. بدلاً من استخدام الهواء أو الماء المبرد، تقوم JEDI بتوزيع الماء الساخن عبر العقد الحاسوبية الخاصة بها للتعامل مع الحرارة الزائدة. يقول بينيديكت فون سانت فيث، رئيس قسم الحوسبة عالية الأداء في يوليش: “في ظل الظروف الجوية العادية، يمكن التعامل مع الحرارة الزائدة عن طريق وحدات التبريد المجانية دون الحاجة إلى تبريد إضافي بالماء البارد”.

JEDI هو نموذج أولي لنظام كمبيوتر إكساسكيل المخطط له، جوبيتر، كما يقول فون سانت فيث. سيستخدم المشتري نفس بنية JEDI، ويقول فون سانت فيث إنه يهدف إلى الحفاظ على الكثير من كفاءة الطاقة في النموذج الأولي – على الرغم من أنه مع زيادة الحجم، قد يتم فقدان المزيد من الطاقة للنسيج المترابط.

وبطبيعة الحال، فإن الأمر الأكثر أهمية هو أداء هذه الأنظمة في المهام العلمية الحقيقية، وليس فقط على معيار Green500. يقول هاريس من شركة Nvidia: “كان من المثير حقًا رؤية هذه الأنظمة متاحة على الإنترنت، ولكن الأهم من ذلك، أعتقد أننا متحمسون حقًا لرؤية العلم يخرج من هذه الأنظمة، لأنني أعتقد [the energy efficiency] سيكون لها تأثير أكبر على التطبيقات حتى من تأثيرها على المعيار.”