英特爾 XPU 全面創(chuàng)新，面向 HPC 與 AI 領(lǐng)域

6月30日消息，在 2021 年國際超算大會（ISC）上，英特爾通過一系列技術(shù)披露、重點合作與客戶成功案例，全面展現(xiàn)了其在高性能計算領(lǐng)域日益強化的領(lǐng)導(dǎo)地位。目前，英特爾處理器是全球超級計算機中部署最廣泛的計算架構(gòu)，持續(xù)助力全球醫(yī)學(xué)探索和科學(xué)突破。英特爾還宣布了用于高性能計算與人工智能領(lǐng)域的至強處理器的重大發(fā)展，以及用于一系列高性能計算用例的內(nèi)存、軟件、E 級存儲和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方面的創(chuàng)新。

英特爾副總裁兼高性能計算部總經(jīng)理 Trish Damkroger 表示：“為了最大限度地提高高性能計算性能，我們必須盡可能地利用所有計算機資源與技術(shù)進步。英特爾是整個行業(yè)邁向E級計算的重要推動力，而我們在 CPU、XPUs、oneAPI 工具包、E 級 DAOS 存儲和高速網(wǎng)絡(luò)方面的突出優(yōu)勢正在逐步將這一目標變?yōu)楝F(xiàn)實。”

擴大高性能計算的性能領(lǐng)先優(yōu)勢

今年早些時候，英特爾憑借最新推出的第三代英特爾至強可擴展處理器進一步擴大了其在高性能計算的領(lǐng)先地位。相較于前代產(chǎn)品，它能夠為廣泛的高性能計算工作負載提供高達 53% 的性能提升，其中包括生命科學(xué)、金融服務(wù)和制造等領(lǐng)域。

全球諸多高性能計算實驗室、超算中心、大學(xué)及原始設(shè)備制造商正在利用英特爾最新的計算平臺開發(fā)高性能計算解決方案，其中包括戴爾科技集團、HPE、韓國氣象局、聯(lián)想、馬克斯·普朗克計算和數(shù)據(jù)機構(gòu)（MPCDF）、甲骨文、大阪大學(xué)和東京大學(xué)。

在下一代英特爾至強可擴展處理器內(nèi)集成高帶寬內(nèi)存（HBM）

如今，建模和模擬（例如計算流體動力學(xué)、氣象和天氣預(yù)報、量子色動力學(xué)）、人工智能（例如，深度學(xué)習訓(xùn)練和推理）、分析（例如大數(shù)據(jù)分析）、內(nèi)存數(shù)據(jù)庫、存儲等廣泛的工作負載正在顯著推動人類的科學(xué)突破。下一代英特爾至強可擴展處理器（代號“Sapphire Rapids”）將集成高帶寬內(nèi)存（HBM），可顯著提高處理器的可用內(nèi)存帶寬。通過在處理器內(nèi)封裝高帶寬內(nèi)存，運行高性能計算與人工智能應(yīng)用等內(nèi)存帶寬密集型工作負載的處理器性能將獲得大幅提升。集成高帶寬內(nèi)存的 Sapphire Rapids 處理器可在僅使用高帶寬內(nèi)存或結(jié)合 DDR5 的情況下處理工作負載。

集成高帶寬內(nèi)存的 Sapphire Rapids 處理器深受客戶青睞，目前成功部署在美國能源部在阿貢國家實驗室的 Aurora 超級計算機、以及洛斯阿拉莫斯國家實驗室的 Crossroads 超級計算機上。

阿貢國家實驗室的計算、環(huán)境與生命科學(xué)實驗室副主任 Rick Stevens 表示：“實現(xiàn) E 級計算需要快速訪問和處理海量數(shù)據(jù)。在英特爾至強可擴展處理器中集成高帶寬內(nèi)存將大幅提升 Aurora 超級計算機的內(nèi)存帶寬，并讓我們利用人工智能和數(shù)據(jù)分析來進行高級模擬和 3D 建模。”

洛斯阿拉莫斯國家實驗室的物理學(xué)實驗室副主任 Charlie Nakhleh 表示：“洛斯阿拉莫斯國家實驗室的 Crossroads 超級計算機旨在推動用于科學(xué)和國家安全的復(fù)雜物理系統(tǒng)的研究工作。下一代英特爾至強處理器 Sapphire Rapids 結(jié)合高帶寬內(nèi)存（HBM），將在我們的 Crossroads 系統(tǒng)中大幅提升內(nèi)存密集型工作負載的性能。[Sapphire Rapids-HBM]產(chǎn)品能夠加速目前最大型的復(fù)雜物理學(xué)和工程運算，讓我們能夠進行全球安全、能源技術(shù)和經(jīng)濟競爭力領(lǐng)域的大型研發(fā)項目。”

基于 Sapphire Rapids 的平臺將提供獨特的功能，為高性能計算提供加速，包括搭配 PCI express 5.0 的更高的 I/O 帶寬（與 PCI express 4.0相比），以及對 Compute Express Link (CXL) 1.1 的支持，從而在跨計算、網(wǎng)絡(luò)和存儲的情況下支持先進用例。

除了內(nèi)存和 I/O 方面的提升外，Sapphire Rapids 還借助全新內(nèi)置人工智能加速引擎——英特爾® 高級矩陣擴展 (AMX) ，針對高性能計算和人工智能工作負載進行了優(yōu)化英特爾 AMX， 旨在顯著提升深度學(xué)習推理和訓(xùn)練的性能。目前，已經(jīng)決定采用了 Sapphire Rapids 的客戶包括 CINECA、萊布尼茨超級計算中心(LRZ)和阿貢國家實驗室，以及洛斯阿拉莫斯國家實驗室和桑迪亞國家實驗室的 Crossroads 系統(tǒng)團隊。

基于英特爾 Xe 架構(gòu)的 HPC GPU（Ponte Vecchio）已成功啟動

今年早些時候，英特爾基于 Xe 架構(gòu)的 HPC GPU（代號“Ponte Vecchio”）已成功啟動，目前正處于系統(tǒng)驗證階段。Ponte Vecchio 是一個基于 Xe 架構(gòu)的 GPU 產(chǎn)品，為高性能計算和人工智能工作負載進行了優(yōu)化。Ponte Vecchio 將利用英特爾的 Foveros 3D 封裝技術(shù)，對多個 IP 進行封裝，其中包括 HBM 內(nèi)存和其它 IP。這款 GPU 的架構(gòu)包含計算、內(nèi)存和 Fabric，以滿足像 Aurora 這樣的全球最先進的超級計算機不斷演進的算力需求。

Ponte Vecchio 將會支持 OCP 加速器模塊（OAM）規(guī)格及子系統(tǒng)，提供高性能計算應(yīng)用所需的橫向與縱向擴展功能。

將英特爾以太網(wǎng)能力注入高性能計算

在 2021 年國際超算大會（ISC）上，英特爾還宣布了其全新的以太網(wǎng)高性能網(wǎng)絡(luò) (HPN) 解決方案，該解決方案通過使用標準的英特爾以太網(wǎng) 800 系列網(wǎng)絡(luò)適配器和控制器、基于英特爾® Tofino™ P4 可編程以太網(wǎng)交換機 ASIC 和英特爾® 以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)套件軟件的交換機，為 HPC 領(lǐng)域的小型集群擴展以太網(wǎng)技術(shù)功能，HPN 能夠?qū)σ蕴W(wǎng)提供的易用性進行充分利用，以更低的成本實現(xiàn)與 InfiniBand 相當?shù)膽?yīng)用程序性能。

對 DAOS 進行商業(yè)化支持

英特爾正在引入對 DAOS（分布式異步對象存儲）的商業(yè)支持。DAOS 是一種開源軟件定義對象存儲，旨在優(yōu)化跨英特爾高性能計算架構(gòu)的數(shù)據(jù)交換。DAOS 同時是阿貢國家實驗室此前宣布的英特爾® E 級存儲堆棧的基礎(chǔ)，被英特爾的 LRZ 和 JINR（聯(lián)合核研究所）等客戶廣泛采用。

DAOS 支持現(xiàn)已作為 L3 的支持產(chǎn)品對英特爾合作伙伴開放，這使廣泛的合作伙伴能夠?qū)⑼暾慕昏€匙存儲解決方案與服務(wù)相結(jié)合，持續(xù)賦能產(chǎn)業(yè)下游。除了英特爾自身的數(shù)據(jù)中心構(gòu)建模塊，這一新商業(yè)支持計劃的早期合作伙伴還包括慧與、聯(lián)想、美超微、Brightskies、Croit、Nettrix、廣達和 RSC 集團。

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