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Geheimnis

Das schmutzige Geheimnis des High Performance Computing

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(Gutschrift melden: Shutterstock / Welt beitreten)
In den vielen Jahren, seit Seymour Cray entwickelt hat, was weithin als der erste Supercomputer der Welt angesehen wird, der

CDC 6600 (öffnet im letzten Tab) wurde innerhalb der High Performance Computing (HPC)-Community eine Fingerflucht durchgeführt. Das Ziel: Auf jeden Fall die Leistung steigern.

Angetrieben von Fortschritten in den Bereichen Datenverarbeitung, Speicherung, Netzwerke und Instrumente hat sich die Leistung führender Programme um eine Billion erhöht -fach seit der Veröffentlichung des CDC 6600 im Jahr 1964, von zig Millionen Floating-Level-Operationen pro 2d (MegaFLOPS) bis hin zu Trillionen (ExaFLOPS). Der jetzige Inhaber der Krone, ein bedeutender US-basierter, überwiegend Supercomputer, bekannt als

Frontier , ist in der Lage, 1.102 exaFLOPS nach dem High Efficiency Linpack (HPL) Benchmark zu erreichen. Es werden aber auch nennenswerte mächtigere Maschinen vermutet an zahlreichen Orten im Einsatz

, innerhalb der Motivation geschlossener Türen.Das Erscheinen von sogenannten Exascale-Supercomputern Es wird erwartet, dass fast alle Sektoren – von der Wissenschaft bis zur Cybersicherheit, vom Gesundheitswesen bis zum Finanzwesen – und die Website online die Bühne für mächtige neue KI-Gadgets bilden, die vermutlich in jedem anderen Fall zusammengetragen werden, um sie zu vermitteln. Der CDC 6600, weithin als der erste Supercomputer der Welt angesehen. ( Berichtsgutschrift: Computer History Museum)

Eine Geschwindigkeitssteigerung dieser Größenordnung hat jedoch eine Absicht: Energieverbrauch. Bei Vollgas verbraucht Frontier bis zu 40 MW ( Öffnet sich im letzten Tab) an Vitalität, ungefähr so ​​viel wie 40 Millionen Desktop-PCs .

Beim Supercomputing ging es immer darum, die Grenzen des Denkens zu erweitern. Aber da die Versammlung zur Reduzierung von Emissionen immer sicherer wird und die Energiekosten weiter steigen, kann sich die HPC-Alternative versammeln, um noch einmal darüber nachzudenken, ob ihr normales Leitgebot die Einhaltung leiser Preise ist. Effizienz vs. Effektivität Eine Organisation, die an der Spitze dieser Enthüllung arbeitet, ist die University of Cambridge, die in Partnerschaft mit Dell Applied Sciences arbeitet hat ein Paar Supercomputer mit Vitalitätseffektivität an der Spitze der Marke entwickelt.

Das Wilkes3 (öffnet im letzten Tab) , zur Veranschaulichung, ist in den Gesamtleistungscharts auf dem besten 100. Platz positioniert

(öffnet in re Cent-Tab)

, sitzt aber im dritten Feld innerhalb von Unerfahren500 (öffnet sich im letzten Tab) , eine Punktzahl von HPC-Programmen in Übereinstimmung mit der Leistung pro Watt verbrauchter Energie.Im Dialog mit TechRadar Pro , Dr. Paul Calleja, Direktor von Computer Services an der University of Cambridge, erklärte, die Institution sei mehr daran interessiert, hochproduktiv und produktiv zu bauen effizientere Maschinen als außerordentlich mächtige. „Wir fühlen uns nicht mehr länger zu kolossalen Programmen hingezogen, weil sie hochgradig philosophische Alternativoptionen sind. Aber die darin eingesetzten Technologien sind deutlich breiter gefächert und können Programme, die um eine Größenordnung langsamer sind, dazu bringen, wesentlich geschwindigkeits- und energieeffizienter zu arbeiten“, sagt Dr. Calleja.
„Dadurch demokratisieren Sie den Einstieg in die Informatik für viel mehr Menschen. Wir fühlen uns dazu hingezogen, Technologien zu nutzen, die für diese immensen Epochenprogramme entwickelt wurden, um bemerkenswert nachhaltigere Supercomputer für ein breiteres Publikum zu erfreuen.“

Das Der Wilkes3-Supercomputer ist vielleicht nicht mehr der schnellste der Welt, aber oder nicht mehr einer der energieeffizientesten.
( Gutschrift melden: University of Cambridge)

Innerhalb der Jahre bis zur Absicht prognostiziert Dr. Calleja auch einen immer heftigeren Schub für die Vitalitätseffektivität im HPC-Sektor und im weiteren Rechenzentrum Community, in der der Energieverbrauch über 90 % der Kosten ausmacht, empfehlen wir. Die meisten glatten Schwankungen des Energiepreises im Zusammenhang mit dem Konflikt in der Ukraine können sogar dazu führen, dass Supercomputer in Betrieb sind teurer, insbesondere im Zusammenhang mit Exascale-Computing, was die Bedeutung der Leistung pro Watt zusätzlich verdeutlicht.

Im Rahmen von Wilkes3 ist die Universität auf eine Reihe von Optimierungen gestoßen, die dazu beigetragen haben Geben Sie dem Stadium der Wirksamkeit den Vorzug. Beispielsweise war das Team früher in der Lage, durch Senken der Taktfrequenz, mit der einige Substanzen liefen, unter Berücksichtigung der Arbeitsbelastung, eine Reduzierung des Energieverbrauchs im Bereich von 20-30 % zu konstruieren.

    „Innerhalb einer philosophischen Architekturfamilie hat Uhrenhuschen eine lineare Beziehung zur Leistung, aber eine quadratische Beziehung zum Vitalitätsverbrauch. Das ist der Mörder“, definierte Dr. Calleja.

    „Das Senken der Taktfrequenz reduziert den Energieplan erheblich schneller als die Leistung, verlängert aber auch die Zeit, die zum Abschluss eines Auftrags benötigt wird. Was wir also betrachten müssen, ist nicht der Energieverbrauch im Diagramm über eine Geschwindigkeit, sondern der Energieverbrauch pro Job. Da ist ein Süßigkeitenfeld.“

    Werkzeug ist König

    Über atemberaubende Hardwarekonfigurationen für philosophische Workloads hinaus gibt es auch eine Menge Optimierungen an zahlreichen Stellen im Zusammenhang mit Speicher und Netzwerk sowie in verbundenen Disziplinen wie Kühlung und Rack-Herstellung.

      Dr. Calleja forderte den Build jedoch auf, dass er es genießen würde, die in der Suche enthaltenen Quellen zu öffnen, um der Vitalitätseffektivität den Vorzug zu geben, und erklärte, dass der Fokus zuerst und kritisch auf dem Instrument liegen muss.

      „Die Hardware ist nicht mehr die Schwierigkeit, es geht um die Effektivität der Anwendung. Genau hier wird der Hauptengpass sein, der nach vorne provoziert“, sagte er. „Die heutigen Exascale-Programme entsprechen

    GPU Architekturen und die Menge an Anwendungen, die in GPU-Programmen voraussichtlich effizient in großem Maßstab beschleunigen werden, ist gering.“

“ Um in der Tat private Einnahmen aus den heutigen Fähigkeiten zu erzielen, haben wir uns dazu entschlossen, ein paar Herzensangelegenheiten in ein Anwendungsmodell einzubauen. Der Come-Lebenszyklus erstreckt sich über viele Jahre; Das derzeit ausgestorbene Instrument wurde vor 20-30 Jahren entwickelt, und es ist komplex, wenn Sie einen so langlebigen Code haben, der neu strukturiert werden sollte. Die Enthüllung ist es jedoch dass die HPC-Alternative nicht mehr ein Verhalten zur Berücksichtigung des Instruments-zuerst vorgenommen hat. Traditionell wurde der Hardware deutlich mehr Aufmerksamkeit geschenkt, denn, so Dr. Calleja, „sie ist unkompliziert; Sie akzeptieren tatsächlich einen früheren Chip. Du versammelst dich nicht, um zu denken, dass es scheint.“

„Während wir Moore’s Regulations hatten, mit einer Verdopplung der Prozessorleistung alle achtzehn Monate, hat man sich nicht versammelt, um etwas [an einer Software zu konstruieren level], um die Leistung zu verstärken. Aber diese Zeiten liegen lange zurück. Wenn wir Fortschritte bevorzugen, müssen wir uns jetzt versammeln, um das Instrument zu motivieren und neu zu gestalten.“

Da Moore’s Regulations ins Wanken geraten, können Fortschritte in der CPU-Architektur nicht länger als Quelle für Leistungssteigerungen herangezogen werden.
( Quelle melden: Alexander_Safonov / Shutterstock)

DR. Calleja reservierte diesbezüglich eine Belohnung für Intel. Weil der Server Der Hardwarebereich wird aus Sicht der Händler vielfältiger (in vielerlei Hinsicht ein offensichtliches Modell), die Anwendungskompatibilität könnte noch offengelegt werden, aber Intel arbeitet daran ein Beschluss.

„Ein Unterscheidungsmerkmal von Intel ist, dass es sehr viel [sowohl Geld als auch Zeit] in die ein API Ökosystem, für den Aufstieg Codeportabilität alle Arten von Diagrammen durch Silizium. Es sind diese ungefähren Toolchains, die wir bevorzugen, um Anwendungen am nächsten Tag für private Einnahmen aus neu entstehendem Silizium zu ermöglichen“, bemerkt er. Einer nach dem anderen, Dr. Calleja, bekannt für ein engeres Herz der Aufmerksamkeit auf „wissenschaftlichen Bedarf“. Auch in den meisten Fällen „schleudern Dinge in der Übersetzung unangemessen“, was zu einer Fehlausrichtung zwischen Hardware- und Instrumentenarchitekturen und den loyalen Wünschen der Person führt, die die Einstellung aufgibt. Eine mit Leben erfülltere Art zu schädlich-abwechselnd Über eine Zusammenarbeit, sagt er, würde sich ein „Tugendkreis“ aus Kunden, Dienstleistern und Distributoren freuen, der sich auch einfach in Vorteile sowohl einer Leistung und Effektivitätsebene der Ansicht. Eine Zetta-Skala Zukunft

In der gleichen alten Mode, mit dem Herbst des symbolischen Exascale-Meilensteins, wird sich die Betrachtung nun dem nächsten zuwenden: Zettascale.

“Zettascale ist tatsächlich die

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