Το 2015 η Intel θα φέρει στην αγορά την νέα γενιά Xeon Phi "Knights Landing"

Η Intel Corporation ανακοίνωσε πρόσφατα στο Διεθνές Συνέδριο Υπερυπολογιστών (ISC) στη Λειψία της Γερμανίας, νέα στοιχεία για την επόμενη γενιά επεξεργαστών της, Intel Xeon Phi, με την κωδική ονομασία Knights Landing, οι οποίοι υπόσχονται να επεκτείνουν τα οφέλη από τις επενδύσεις εκσυγχρονισμού κώδικα που γίνονται για τα προϊόντα τρέχουσας γενιάς.

Στην ανακοίνωση περιλαμβάνονται στοιχεία για ένα νέο fabric υψηλής ταχύτητας που θα ενσωματωθεί στη συσκευασία των νέων επεξεργαστών και ενσωματωμένη μνήμη υψηλού εύρους ζώνης, επίσης στη συσκευασία του επεξεργαστή, τα οποία, συνδυαστικά, υπόσχονται να επιταχύνουν το ρυθμό της επιστημονικής προόδου. Επί του παρόντος, η μνήμη και τα fabrics είναι διαθέσιμα ως διακριτά εξαρτήματα σε servers, περιορίζοντας τις επιδόσεις και την πυκνότητα των υπερυπολογιστών.

Η νέα τεχνολογία διασύνδεσης, με την ονομάσία Intel Omni Scale Fabric, έχει σχεδιαστεί για να ικανοποιήσει τις απαιτήσεις των επόμενων γενεών για computing υψηλής απόδοσης (HPC-High Performance Computing). Tο Intel Omni Scale Fabric θα ενσωματωθεί στην επόμενη γενιά επεξεργαστών Intel Xeon Phi, καθώς και στους μελλοντικούς επεξεργαστές γενικής χρήσης Intel Xeon.

«Η Intel επανασχεδιάζει τα θεμελιώδη δομικά στοιχεία των συστημάτων HPC, ενσωματώνοντας το Intel Omni Scale Fabric σε Knights Landing, σηματοδοτώντας ένα ορόσημο για τον κλάδο του HPC.» δήλωσε ο Charles Wuischpard, Αντιπρόεδρος και Γενικός Διευθυντής των Workstations και HPC στην Intel. «Το Knights Landing θα είναι ο πρώτος πραγματικά πολυπύρηνος επεξεργαστής που αντιμετωπίζει τις προκλήσεις για την απόδοση της μνήμης και του I/O φορτίου. Θα επιτρέψει στους προγραμματιστές να αξιοποιήσουν τον υφιστάμενο κώδικα και τα τυποποιημένα μοντέλα προγραμματισμού, ώστε να επιτύχουν σημαντικά υψηλότερη απόδοση σε ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών. Η σχεδίαση της πλατφόρμας του, το μοντέλο προγραμματισμού και η ισορροπημένη απόδοσή του, τον καθιστούν ως το πρώτο βήμα προς την κλιμάκωση επιπέδου exascale.»

Ο Knights Landing θα είναι διαθέσιμος ως ένας αυτόνομος επεξεργαστής που τοποθετείται απευθείας στην υποδοχή μιας μητρικής πλακέτας, επιπρόσθετα της επιλογής του με μορφή κάρτας για θύρα PCIe. Η επιλογή τοποθέτησης στο κύριο socket καταργεί την πολυπλοκότητα του προγραμματισμού και αποφεύγει τους περιορισμούς στο εύρος ζώνης κατά τη μεταφορά δεδομένων μέσω PCIe, ένα σύνηθες φαινόμενο σε λύσεις GPU και accelerator.

Ο Knights Landing θα ενσωματώνει έως και 16GB μνήμης υψηλού εύρους ζώνης - σχεδιασμένη σε συνεργασία με τη Micron - για να προσφέρει πέντε φορές καλύτερο εύρος ζώνης, σε σύγκριση με μνήμες τύπου DDR4, πέντε φορές καλύτερη ενεργειακή απόδοση και τρεις φορές μεγαλύτερη πυκνότητα από την τρέχουσα επιλογή μνήμης που βασίζεται σε τεχνολογία GDDR. Όταν συνδυάζεται με Intel Omni Scale Fabric, η νέα λύση μνήμης θα επιτρέπει στον Knights Landing να εγκατασταθεί ως ανεξάρτητο δομικό στοιχείο computing, εξοικονομώντας χώρο και ενέργεια και περιορίζοντας τον αριθμό των εξαρτημάτων.

Με την ισχύ περισσότερων από 60 πυρήνων, βασισμένων σε αρχιτεκτονική Silvermont, ο Knights Landing αναμένεται να προσφέρει πάνω από 3 TFLOPS απόδοσης διπλής ακρίβειας και τρεις φορές μεγαλύτερη απόδοση σε single-threaded κώδικα , σε σχέση με την τρέχουσα γενιά. Ως ένας αυτόνομος επεξεργαστής server, ο Knights Landing θα υποστηρίζει μνήμη συστήματος DDR4, συγκρίσιμη σε χωρητικότητα και εύρος ζώνης με τις πλατφόρμες που βασίζονται στους επεξεργαστές Intel Xeon, δίνοντας ισχύ σε εφαρμογές που έχουν μεγαλύτερες ανάγκες για κατανάλωση μνήμης. Ο Knights Landing θα είναι συμβατός με επεξεργαστές Intel Xeon , γεγονός που καθιστά εύκολο για τους προγραμματιστές λογισμικού να επαναχρησιμοποιούν τον υφιστάμενο κώδικα.

Για τους πελάτες που προτιμούν ξεχωριστά εξαρτήματα και μια γρήγορη διαδρομή προς την αναβάθμιση, χωρίς να χρειάζεται να αναβαθμίσουν άλλες συνιστώσες του συστήματος, τόσο ο Knights Landing, όσο και οι ελεγκτές του Intel Omni Scale Fabric θα είναι διαθέσιμοι ως ξεχωριστές επιπρόσθετες κάρτες για υποδοχές PCIe. Υπάρχει συμβατότητα σε επίπεδο εφαρμογών μεταξύ των διαθέσιμων εκδόσεων Intel True Scale Fabric και των μελλοντικών Intel Omni Scale Fabric, έτσι ώστε οι πελάτες να μπορούν να μεταβούν στην τεχνολογία νέου fabric, χωρίς αλλαγή στις εφαρμογές τους. Για τους πελάτες που αγοράζουν Intel True Scale Fabric σήμερα, η Intel θα προσφέρει ένα πρόγραμμα για την αναβάθμιση σε Intel Omni Scale Fabric, όταν το τελευταίο θα είναι διαθέσιμo.

Οι επεξεργαστές Knights Landing είναι προγραμματισμένοι να διατεθούν σε συστήματα HPC κατά το δεύτερο εξάμηνο του 2015. Για παράδειγμα, τον Απρίλιο το Εθνικό Επιστημονικό Κέντρο Ενεργειακής Έρευνας (NERSC) των ΗΠΑ ανακοίνωσε μια εγκατάσταση HPC σχεδιασμένη για το 2016, εξυπηρετώντας περισσότερους από 5.000 χρήστες και πάνω από 700 επιστημονικά έργα υπερυψηλής κλίμακας.

«Είμαστε ενθουσιασμένοι για τη συνεργασία μας με την Cray και την Intel στην ανάπτυξη του επόμενου υπερυπολογιστή του NERSC, “Cori”», δήλωσε ο Δρ. Sudip Dosanjh, Διευθυντής NERSC, Εθνικό Εργαστήριο Lawrence Berkeley. «Ο Cori θα αποτελείται από περισσότερους από 9.300 επεξεργαστές Intel Knights Landing και θα χρησιμεύσει ως ένα επεκτάσιμο σε κλίμακα exascale σύστημα για τους χρήστες μας μέσα από ένα προσβάσιμο μοντέλο προγραμματισμού. Οι κώδικές μας, οι οποίοι περιορίζονται συχνά από το διαθέσιμο εύρος ζώνης της μνήμης, θα επωφεληθούν επίσης σε μεγάλο βαθμό από την υψηλή ταχύτητα της μνήμης που είναι ενσωματωμένη στον Knights Landing. Ανυπομονούμε να δώσουμε τη δυνατότητα να πραγματοποιήσουμε νέες επιστημονικές μελέτες, οι οποίες δεν είναι εφικτό να πραγματοποιηθούν με τους υφιστάμενους υπερυπολογιστές.»

Το Intel Omni Scale Fabric έχει δημιουργηθεί συνδυάζοντας τεχνογνωσία που αποκτήθηκε από τις Cray και QLogic με την εσωτερική έρευνα και καινοτομία της Intel. Θα περιλαμβάνει μια πλήρη σειρά προϊόντων που αποτελείται από προσαρμογείς, edge switches, director switches, λογισμικό διαχείρισης fabric ανοιχτού κώδικα και εργαλεία λογισμικού.

Επιπλέον, συμβατικά ηλεκτρονικά μέρη των director switches θα αντικατασταθούν από λύσεις Silicon Photonics της Intel, επιτρέποντας μεγαλύτερη πυκνότητα θυρών, απλοποιημένη καλωδίωση και περιορισμο στο κόστος . Οι καλωδιώσεις που βασίζονται σε συστήματα Intel Silicon Photonics και οι λύσεις transceivers μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν με επεξεργαστές, προσαρμογείς και switches Intel Omni Scale.

Η σημερινή γενιά επεξεργαστών Intel Xeon και συνεπεξεργαστών Intel Xeon Phi προσφέρουν ισχύ στο κορυφαίο υπολογιστικό σύστημα στον κόσμο - το "Milky Way 2" στην Κίνα απόδοσης 35 PFLOPS. Οι συνεπεξεργαστές Intel Xeon Phi είναι επίσης διαθέσιμοι σε περισσότερες από 200 σχεδιάσεις OEM σε όλο τον κόσμο. Τα συστήματα που βασίζονται σε τεχνολογία Intel βρίσκονται στο 85 τοις εκατό του συνόλου των υπερυπολογιστών στην 43η έκδοση της λίστας TOP500 που ανακοινώθηκε πρόσφατα και σε ποσοστό 97 τοις εκατό του συνόλου των νέων συστημάτων της λίστας. Μέσα σε 18 μήνες από την εισαγωγή των πρώτων προϊόντων με αρχιτεκτονική πολλαπλών πυρήνων της Intel, τα συστήματα που βασίζονται σε συνεπεξεργαστές Intel Xeon Phi προσφέρουν ήδη το 18 τοις εκατό της συνολικής απόδοσης όλων των υπερυπολογιστών TOP500.

Για να συμβάλλει στη βελτιστοποίηση των εφαρμογών για την επεξεργασία πολλαπλών πυρήνων, η Intel έχει επίσης δημιουργήσει περισσότερα από 30 κέντρα Intel Parallel Computing (IPCC), σε συνεργασία με πανεπιστήμια και ερευνητικά ιδρύματα σε όλο τον κόσμο. Η σημερινή επένδυση στη βελτιστοποίηση κώδικα για παράλληλη επεξεργασία με συνεπεξεργαστή Intel Xeon Phi θα μεταφερθεί στον Knights Landing, καθώς οι βελτιστοποιήσεις που χρησιμοποιούν κοινές γλώσσες προγραμματισμού, βασισμένες σε πρότυπα, εξακολουθούν να είναι διαθέσιμες με recompile του κώδικα. Επιπρόσθετα οφέλη απόδοσης από βελτιστοποίηση θα είναι διαθέσιμα με την αξιοποίηση των καινοτόμων νέων λειτουργιών.