Сопроцессоры Intel Xeon Phi - новые горизонты для научных исследований
Для решения наиболее актуальных проблем современного общества требуются всё более мощные вычислительные системы. Начиная с моделирования климата и заканчивая исследованиями в области фармации и вопросами национальной безопасности, высокопроизводительные вычисления помогают развитию фундаментальных и прикладных исследований.
Intel стимулирует развитие научных исследований и представляет сопроцессоры Intel Xeon Phi, которые позволят увеличить производительность систем, обрабатывающих высокопараллельные рабочие нагрузки. Созданные на базе архитектуры Intel Many Integrated Core (Intel MIC), сопроцессоры Intel Xeon Phi расширяют существующие семейства процессоров Intel Xeon E5-2600/4600 для повышения производительности и эффективности работы приложений, которые создадут настоящий прорыв в области производства, энергетики, биологических наук и в других сферах жизни. Сопроцессоры Intel Xeon Phi также будут способствовать выходу Intel на уровень эксафлопсной производительности (тысячекратное увеличение скорости работы по сравнению с петафлопсными вычислениями) к 2018 г.
На главной суперкомпьютерной конференции года в ноябре 2012 года в Солт-Лейк-Сити (США) их представила Дайан Брайант (Diane Bryant), вице-президент и генеральный менеджер подразделения Datacenter and Connected Systems Group корпорации Intel.
Сопроцессоры Intel Xeon Phi: ключевые характеристики
Сопроцессоры Intel Xeon Phi - это инновационные решения, которые имеют несколько функциональных возможностей, способствующих развитию высокопроизводительных вычислений:
- Оптимальный объём памяти для высокопроизводительных систем: cопроцессоры Intel Xeon Phi поддерживают до 8 Гбайт системной памяти (7,75 ГБайт с кодом коррекции ошибок) с пиковой пропускной способностью 352 Гбит/с. Это позволят гарантировать высокую скорость сбора и анализа данных.
- Большой объем кэш-памяти: благодаря поддержке до 30,5 Мбайт кэш-памяти второго уровня, сопроцессоры Intel Xeon Phi способны предоставить нужный объем вычислительных ресурсов для надежной работы высокопараллельных рабочих нагрузок.
- Более широкий параллелизм данных за счёт использования усовершенствованного 512-разрядного блока обработки.
- Поддержка многими разработчиками программных инструментов в рамках стандартных решений.
- Поддержка ОС Linux: Red Hat Enterprise Linux версии 6.x и SuSE Linux версии 12 и выше.
Объединение процессоров Intel Xeon и сопроцессоров Intel Xeon Phi позволит увеличить производительность инновационных вычислительных систем
Совместное использование сопроцессоров Intel Xeon Phi и процессоров семейства Intel Xeon E5 обеспечит высочайшую скорость параллельных вычислений, повысит продуктивность работы и эффективность высокопроизводительных компьютерных систем.
Эффективная работа вычислительных систем и привычная модель программирования будут способствовать созданию активного сообщества разработчиков и широкой отраслевой поддержке со стороны ключевых производителей оборудования, что позволит разработчикам контента, программным специалистам и ученым воспользоваться всеми преимуществами высокопроизводительных систем.
Оптимизация приложений с помощью специальных инструментов, включая ПО Intel Cluster Studio XE 2013, помогает добиться высочайших отраслевых показателей производительности на ватт потребляемой мощности для более высокого уровня параллелизма работы сопроцессоров Intel Xeon Phi и значительно повысить продуктивность работы при использовании процессоров семейства Intel Xeon E5.
В 91% всех систем, вошедших в список самых мощных в мире суперкомпьютеров Top500, используются процессоры Intel. Сопроцессоры Intel Xeon Phi используются в двух уникальных супервычислительных российских системах.
Процессоры семейства Intel Xeon E5 представляют собой практичные высокопроизводительные решения, которые используются во многих системах из списка Top500 с петафлопсной производительностью (1 миллион в четвертой степени операций с плавающей запятой в секунду). Сопроцессоры Intel Xeon Phi помогут суперкомпьютерам найти ответы на вопросы в различных научных и технически областях, включая генетические исследования, разведку нефти и газа и моделирование климата, и Intel считает, что новые технологии помогут добиться эксафлопсной производительности, которая в тысячу раз превысит вычислительные возможности систем с петафлопсной производительностью.
Общие модели программирования для всего кода
Архитектура Intel поддерживается широким набором языков и моделей программирования и инструментов, которые могут использоваться как с процессорами Intel Xeon, так с сопроцессорами Intel Xeon Phi. Это может значительно снизить избыточную сложность разработки, оптимизации и поддержания программного кода. Приложения по-прежнему вынуждены использовать модели параллельного программирования для любого используемого параллельного аппаратного обеспечения, однако, применяя подход Intel, разработчики могут использовать общие модели, инструменты и принципы работы. Инвестиции, сделанные в параллельный код, позволят получить преимущества в различных вычислительных средах. Высокая эффективность параллельной обработки Несмотря на то, что семейство процессоров Intel Xeon E5 остается оптимальным решением для большинства современных приложений, сопроцессоры Intel Xeon Phi обеспечивают более эффективную производительность для высокопараллельных приложений. Использование большего количества ядер и поддержка большего количества вычислительных потоков позволяют добиться более высокого уровня параллелизма. Увеличенный параллелизм работы помогает компенсировать более низкую скорость работы каждого отдельного ядра для повышения общей производительности рабочих нагрузок, которые можно разделить на несколько одновременно обрабатываемых задач.
Экономия времени и средств с помощью самой популярной в мире модели программирования
Сопроцессоры Intel Xeon Phi используют преимущества привычных языков программирования, моделей параллельного принципа организации и инструментов и методик разработки, поддерживаемых архитектурой Intel . Это позволит гарантировать, что компании, занимающиеся разработкой программных продуктов, и ИТ-депаратменты смогут более эффективно использовать параллельный код без необходимости изучения проприетарных и привязанных к определенному аппаратному обеспечению моделей программирования. Intel предлагает все необходимые программные инструменты (включая Intel Parallel Studio XE и Intel Cluster Studio XE) для того чтобы помочь ученым и инженерам оптимизировать их код для того чтобы использовать все преимущества сопроцессоров Intel Xeon Phi. Эти инструменты позволяют оптимизировать код и, за счёт использования одинаковых языков и моделей программирования для сопроцессоров Intel Xeon Phi и процессоров Intel Xeon E5, помогают приложениям воспользоваться как ресурсами десятков ядер сопроцессоров Intel Xeon Phi, так и преимуществами более эффективного использования вычислительных потоков процессоров Intel Xeon.
Новые семейства сопроцессоров Intel Xeon Phi
Intel представляет два новых семейства сопроцессоров Intel Xeon Phi, созданных на базе самых современных 22-нанометровых трёхмерных транзисторов Tri-Gate, которые обеспечивают оптимальную производительность и производительность на ватт потребляемой мощности для обработки высокопараллельных рабочих задач. Семейство сопроцессоров Intel Xeon Phi 3100 будет особенно эффективно при обработке задач с ограничениями по скорости вычислений, включая медико-биологические приложения и приложения для моделирования финансовых показателей. Семейство Intel Xeon Phi 3100 обеспечит производительность с удвоенной точностью свыше 1000 гигафлопс (1 терафлопс), поддержку до 6 Гбайт системной памяти с пропускной способностью 240 Гбит/с и поддержку ряда функций для обеспечения исключительной надёжности работы, включая коды коррекции ошибок. Значение Thermal Design Point (TDP) этих сопроцессоров составляет 300 Вт.
Сопроцессоры Intel Xeon Phi 5110P обеспечивают более высокую производительность при пониженном энергопотреблении. Они демонстрируют производительность с удвоенной точностью на уровне 1,011 гигафлопс (1,01 терафлопс) и поддерживают 8 Гбайт памяти GDDR5 с пропускной способностью 320 Гбит/с. С показателем TDP на уровне 225 Вт сопроцессоры Intel Xeon Phi 5110P с пассивным охлаждением обеспечивают энергоэффективность, которая оптимально подойдёт для сред с высокой плотностью размещения вычислительного оборудования, и предназначены для рабочих задач с ограничениями по скорости вычислений, включая разработку цифрового контента и исследования в области энергетики. Эти процессоры используются в системах, вошедших в 40-ое издание списка Top500.
Для того чтобы предоставить доступ к новой технологии сопроцессоров Intel Xeon Phi отдельным клиентам, включая центр Texas Advanced Computing Center* (TACC), Intel дополнительно разработала адаптированные модели процессоров: Intel Xeon Phi SE10X и Intel Xeon Phi SE10P. Они обеспечивают производительность с удвоенной точностью на уровне 1073 гигафлопс при показателе TDP на уровне 300 Вт. Остальные характеристики схожи с рабочими показателями сопроцессоров Intel Xeon Phi 5110P. Большая популярность сопроцессоров Intel Xeon Phi Более 50 производителей разрабатывают собственные решения на базе сопроцессоров Intel Xeon Ph, включая Acer*, Appro*, Asus Bull*, Colfax*, Cray*, Dell*, Eurotech*, Fujitsu*, Hitachi*, HP*, IBM*, Inspur*, NEC*, Quanta*, SGI*, Supermicro* и Tyan*. Профессор Стефан Хокинг (Stephen Hawking) и лаборатория Cosmos Lab* в Кембриджском университете получили предварительный доступ к технологии Intel Xeon Phi для её использования в их суперкомпьютере SGI.
"Я очень рад, что в нашем суперкомпьютере COSMOS SGI используется новейшая многоядерная технология корпорации Intel, сопроцессоры Intel Xeon Phi, - сказал профессор Хокинг. - С помощью нашего мощного и гибкого решения SGI UV2000 мы сможем продолжить наши исследования с целью понять строение нашей Вселенной".
Большинство суперкомпьютеров TOP500 "выбирает" процессоры Intel Более 75% (379 систем) суперкомпьютеров в 40-ом издании списка Top500 используют процессоры Intel. Из систем, которые впервые вошли в список, на долю компьютеров на базе технологий Intel приходится более 91%.
В ноябрьском выпуске списка самых мощных суперкомпьютеров присутствуют семь систем на базе сопроцессоров Intel Xeon Phi, включая Stampede центра TACC* (2,66 петафлопс, N7 в списке); Discover центра климатического моделирования НАСА (417 терафлопс, N52); Endeavour корпорации Intel (379 терафлопс, N57); суперкомпьютер MVS-10P Объединенного центра суперкомпьютеров РАН (375 терафлопс, N58); систему Maia центра Ames Research Center НАСА (212 терафлопс, N117); компьютер SUSU Южно-Уральского Государственного Университета (146 терафлопс, N170); и суперкомпьютер Beacon Национального института вычислительных наук Университета Теннесси (110 Терафлопс, N254).
Стоимость и доступность
Поставки сопроцессоров Intel Xeon Phi 5110P запланированы на 28 января 2013 года по рекомендованной цене $2649. Процессоры семейства Intel Xeon Phi 3100 появятся на рынке в первой половине 2013 года с рекомендованной стоимостью $2000. Дополнительная информация о доступности и заказе сопроцессоров Intel Xeon Phi 5110P представлена на сайте.
