美国能源部今日宣布计画打造两部搭载GPU加速器的超级电脑,将带来比现今最快强大系统还高3倍的效能,让世界更接近长久渴望的 exascale 等级运算目标。这些超级电脑将在2017年安装完毕,採用新一代IBM POWER伺服器搭载 NVIDIAR Tesla GPU 加速晶片 以及 NVIDIA NVLink 高速GPU互连技术。

美国能源部将打造两部搭载 NVIDIA GPU 超级电脑,直逼 exascale

橡树岭国家实验室的 “Summit” 系统尖峰运算效能达到 150 至 300 petaflops ,并将作为开放科学研究之用。此外,尖峰运算效能超过 100 petaflops 的 “Sierra” 将在劳伦斯-利佛摩尔国家实验室担任重要角色,执行美国国家核子安全任务。


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新系统将大幅超越尖峰运算速度达 27 petaflops,美国目前运算速度最快的橡树岭实验室的 “Titan” 超级电脑,以及现今全球运算速度最快,尖峰运算速度可达55 petaflops,位于中国广州国家超级计算中心的天河二号超级电脑。

NVIDIA 公司执行长暨共同创办人黄仁勋指出:「今日的科学造就明日的科技。科学家面临的挑战,从最小的量子,一路涵盖到整个地球与星际。不论其研究科目为何,他们都得依赖超级电脑的协助。藉由 GPU加速技术的发明,採用这些技术的系统将运算速度提升至 exascale 等级超级运算,并帮助科学家探索超乎想像的领域。」

美国当局正投资打造Summit 与Sierra,藉以达成突破创举,协助增进美国能源的独立自主性、寻找遏止气候变迁的新方法、大幅提高燃油效率、预测天然灾害、更安全的核材料储存方法、以及提高经济竞争力等目标。

新系统象徵 IBM 与 NVIDIA 持续合作所达成的第一个重大里程碑。延续先前 OpenPOWER Foundation 的基础,这个开放研发团体创立的宗旨就是为了高效能运算与企业资料中心顾客发展新一代的运算解决方案。

新科技加快达成Exascale运算目标
超级电脑界多年来一直朝建构 exascale 系统的目标迈进,亦即每秒能进行1 quintillion次 – 10亿个10亿或10的18次方 – 的浮点运算,亦即FLOPS。一个FLOP等于执行一次数学运算,像是把两个数字相乘的运算作业。

Summit 与 Sierra 将是迈向 exascale 运算目标跨出重大一步,两部新系统融入许多突破性科技。

其中之一就是NVIDIA NVLink 高速GPU互连技术,将整合到 NVIDIA 的GPU以及IBM POWER CPU,这些核心将作为新系统的动力来源。NVLink 让 GPU 与 CPU 分享资料的速度比现今系统快12倍,最终让未来超级电脑的速度比目前最快系统快上50至100倍。

新系统还将搭载 NVIDIA 未来世代的GPU架构Volta,它将带来大幅超越目前Maxwell 架构 以及接续 Pascal 架构的效能。由于运算效能大幅超越现今所有方案,NVIDIA GPU 将为 Summit与 Sierra 挹注超过 90% 的尖峰浮点运算处理能力。

橡树岭国家实验室 Oak Ridge 领导运算处专案总监 Buddy Bland 表示:「我们的使用者面临当今最複杂的科学难题,因此需要超强的电脑协助他们的研究工作。少了这些最新的突破性科技与技术,预计达到的效能将无法实现,Summit则让我们的使用者拥有超强效能的工具来达成其科学研究目标。」

Summit全面加速开放科学运算
Summit 和 Titan 一样将用在开放科学的研究上,意谓全球各地的研究人员都有机会经过申请后分配到新系统的运算时间。而且它还将提高能源效率运算的标竿,不仅效能比 Titan 高 10 倍,而且耗能只多用 10% 。

Sierra增进国家安全
劳伦斯-利佛摩尔实验室目前最快系统 “Sequoia” 提供 20 petaflops 的运算速度,而Sierra 将提供比Sequoia还高 5 至 10 倍的运算效能。Sierra 将用在美国国家核子安全局的执行计画,确保美国核武力量的内部维安、对外保全、以及未经测试下维持有效性,进而防範因核武外流扩散导致全球大规模毁灭。

Exascale 等级运算的潜力及面临的挑战
Exascale 超级电脑将带领我们探索更广泛的科学、工程、以及工业领域,像是寻找疾病的治疗方法、了解人脑内部结构、缓解气候变迁的效应、以及增进我们对宇宙起源的了解。

然而,在追求 Exascale 等级系统时我们面临一项根本性的挑战,就是要达到更高的效能,尽可能地降低耗能,而 GPU 加速器在这方面特别适合。运用 NVIDIA 最新 GPU 加速打造的 Exascale 等级系统,其耗能比运用 x86 CPU 打造的系统少了 5 倍,因此系统设计者能达到大幅提升的节能表现。