Революционный эксафлопсный APU AMD под микроскопом

3 июля 2024, 22:58 / Технологии → Новости / Технологии

Инженеры AMD

Advanced Micro Devices, Inc. (AMD, дословный перевод с англ. — «передовые микроустройства») — производитель интегральной микросхемной электроники. Второй по объему производства и продаж производитель процессоров архитектуры x86 c долей рынка 16,9 %▲(2014), а также один из крупнейших производителей графических процессоров (после приобретения ATI Technologies в 2006 году), чипсетов для материнских плат и флеш-памяти. Компания с 2009 года не имеет собственного производства и размещает заказы на мощностях других компаний. Википедия

Instinct MI300A APU опубликовали свое исследование о создании будущего «экзафлопсной гетерогенной обработки». MI300A — это процессор, лежащий в основе El Capitan, который, как ожидается, станет самым быстрым суперкомпьютером в мире, когда он начнет работу в этом году. По прогнозам, его производительность составит два эксафлопс.

13 ученых AMD сотрудничали в недавней исследовательской работе, определяющей пути и средства достижения производительности exaFLOPS. Ветка из X (ранее Twitter) выше представляет собой отличный обзор исследовательского процесса с высоты птичьего полета, опубликованный одним из авторов статьи. Хотя существование MI300A, несомненно, не является новой новостью, впервые ставшей достоянием общественности в мае 2023 года, новый документ, представленный вчера на ISCA 2024, помогает пролить свет на то, как производится колбаса — именно идеи AMD заставили их отдать приоритет APU над выделенные графические процессоры для экзафлопсных вычислений.

Рождение Instinct MI300A произошло, когда более десяти лет назад Министерство энергетики

Министерство энергетики: Википедия

США выбрало AMD для участия в исследованиях суперкомпьютеров. Министерство энергетики с нетерпением ждало появления суперкомпьютеров, работающих на эксафлопных скоростях, но, поскольку на горизонте маячил конец закона Мура, оно понимало, что для достижения этих целей потребуются более глубокие инновации. Несмотря на свою мощь, AMD считала, что дискретные видеокарты получат слишком много ограничений по пространству и энергопотреблению, чтобы их можно было масштабировать и экзамасштабировать. Поэтому компания начала исследования «экзафлопсного гетерогенного процессора». Проект EHP, основанный на создании мощного корпоративного APU, который мог бы синхронизироваться с несколькими своими копиями, впервые был реализован в Frontier, первом в мире суперкомпьютере, достигшем производительности в один экзафлопс.

Изображение: Алан Смит и др.

Хотя суперкомпьютер Frontier имел огромный успех как самый быстрый суперкомпьютер на Земле, когда он был впервые запущен, AMD не полностью реализовала свои планы EHP. Frontier был основан на исследованиях EHP, но в нем использовались выделенные графические ускорители MI250X, а не комплексное решение APU, на которое надеялась AMD. На эту жертву пришлось пойти, чтобы выпустить Frontier вовремя, поскольку технология стекирования V-Cache от AMD была многообещающей, но еще не готовой к внедрению. Третья версия EHP, запланированная во время Frontier, требовала, помимо других невыполнимых на тот момент задач, установки модулей HBM поверх каждого чиплета графического процессора. 3D V-Cache пришлось дольше ждать в духовке, а это означало, что Frontier был запущен в несовершенном, но мощном состоянии.

В конце концов, 3D V-Cache стал революционной технологией, которой она является сегодня, и EHP была готова к последнему рывку через финишную черту. Новый APU родился на основе архитектуры CPU процессора EPYC внутри Frontier. Благодаря унифицированной шине памяти Infinity Fabric MI300A наконец смог обеспечить время передачи данных, измеряемое в ТБ/с, между графическим и вычислительным ядрами.

Изображение: Алан Смит и др.

MI300A, как окончательная форма проекта EHP, — это не шутка. APU содержит 24 процессорных ядра Zen 4 x86 в трех чипсетах, а также 228 вычислительных блоков CDNA 3 GPU и 128 ГБ унифицированной памяти HBM3, работающей со скоростью 5,2 ГТ/с, и все это вплетено в архитектуру Infinity четвертого поколения. Цифры в его характеристиках кажутся опечатками: пиковая пропускная способность памяти составляет 5,3 ТБ/с, а теоретическая пиковая производительность искусственного интеллекта — 3922 терафлопс (вставьте сюда три разных заявления об отказе от ответственности).

Производительность графического процессора APU MI300A существенно возрастает по сравнению с производительностью выделенного графического процессора MI250X в Frontier. При сравнении друг с другом в серии синтетических тестов рабочих нагрузок высокопроизводительных вычислений MI300A показывает результаты в 1,25–2,75 раза быстрее, чем MI250X. Среднее удвоение производительности, безусловно, доказывает, что AMD и Министерство энергетики были правы, борясь за EHP.

Изображение: Алан Смит и др.

Конечно, MI300A не предназначен для автономной работы, поскольку он предназначен для использования в массиве из четырех APU. Каждый APU имеет восемь интерфейсов Infinity Fabric со скоростью 128 ГБ/с, что обеспечивает скорость двунаправленного подключения 1 ТБ/с. В конфигурации из четырех APU каждый из APU может обмениваться данными на высоких скоростях, при этом все они также имеют соединение PCIe Gen5 x16. Если масштабировать это до суперкомпьютера, то El Capitan, новейшая игрушка Министерства энергетики, по оценкам, будет работать со скоростью два эксафлопс.

El Capitan сокрушит лучшие в мире суперкомпьютеры после развертывания. Frontier на базе AMD по-прежнему остается самым быстрым суперкомпьютером в мире с пиковой производительностью 1,2 экзафлопс. Только один другой компьютер достигает одного эксафлопс, а остальные - 500 терафлопс или ниже. Ожидаемый результат El Capitan легко займет первое место, что сделает его третьим суперкомпьютером на базе AMD, который в настоящее время входит в десятку лучших в мире.

Источник: Tomshardware.com