基于云的 AI 超級(jí)計(jì)算機(jī)（包括 Microsoft Azure 和劍橋大學(xué)的新系統(tǒng)）正在世界上最強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)的最新榜單上蓄勢(shì)待發(fā)

ISC 高性能計(jì)算大會(huì) （ISC High Performance） 發(fā)布的 TOP500 榜單中，有 342 個(gè)系統(tǒng)采用了 NVIDIA 技術(shù)提供加速，其中包括70%的新系統(tǒng)，與排名前10的8個(gè)。

最新的全球最強(qiáng)系統(tǒng)榜單顯示出越來(lái)越多的高性能計(jì)算中心在使用 AI，也體現(xiàn)出用戶們?cè)诶^續(xù)擁抱NVIDIA AI與加速計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的組合來(lái)運(yùn)行他們的科學(xué)和商業(yè)工作負(fù)載。

例如，榜單上使用 InfiniBand 的系統(tǒng)數(shù)量比去年增加了20%。隨著AI，HPC和模擬數(shù)據(jù)對(duì)于低延遲和加速的需求日益增加，InfiniBand已成為首選網(wǎng)絡(luò)。

此外，名單上的兩個(gè)新系統(tǒng)便是我們所稱的超級(jí)云 —— 一種新興的共享超級(jí)計(jì)算機(jī)，能夠同時(shí)滿足人工智能、高性能計(jì)算和云端的需求。

超級(jí)云的到來(lái)

Microsoft Azure 利用集群將公有云服務(wù)提升到一個(gè)新的水平，在 TOP500 榜單上連續(xù)占據(jù)第 26 位到第 29 位。它們是超級(jí)云的一部分，是一臺(tái)全球的人工智能超級(jí)計(jì)算機(jī)，如今地球上的任何用戶都可以按需使用。

在HPL基準(zhǔn)測(cè)試（也成為了Linpack），四個(gè) Azure 系統(tǒng)中的每一個(gè)都實(shí)現(xiàn)了 16.59 Petaflop 的計(jì)算性能。Linpack 是衡量 64 位浮點(diǎn)數(shù)學(xué)運(yùn)算的高性能計(jì)算性能的傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，也是 TOP500 榜單的參考依據(jù)。

邁入行業(yè)高性能計(jì)算時(shí)代

Azure 系統(tǒng)便是 NVIDIA 首席執(zhí)行官黃仁勛所述“行業(yè)高性能計(jì)算革命”的一例，即 AI 與高性能計(jì)算和加速計(jì)算融合，正在推動(dòng)科研和行業(yè)各個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展。

在幕后，有 8 個(gè) NVIDIA A100 Tensor Core GPU 為 Azure 系統(tǒng)的各個(gè)虛擬實(shí)例提供動(dòng)力支持。每個(gè)芯片都有自己的 HDR 200G InfiniBand 通信接口，可以與 Azure 云中的數(shù)千個(gè) GPU 建立快速連接。

英國(guó)研究人員采用云原生技術(shù)

劍橋大學(xué)首次成為英國(guó)最快的學(xué)術(shù)系統(tǒng)，其超級(jí)計(jì)算機(jī)在 Green500 世界上最節(jié)能的系統(tǒng)名單中排名第三，這是另一種超級(jí)云。它被稱為 Wilkes-3，是世界上第一臺(tái)云原生超級(jí)計(jì)算機(jī)，其使研究人員可以在不影響性能的情況下，共享具有隱私和安全性的虛擬資源。這要?dú)w功于 經(jīng)過(guò)優(yōu)化的NVIDIA BlueField DPU可以執(zhí)行安全、虛擬化和其他數(shù)據(jù)處理任務(wù)。

該系統(tǒng)使用 320 個(gè)連接在 HDR 200G Infiniband 網(wǎng)絡(luò)上的 A100 GPU，為學(xué)術(shù)研究以及探索科學(xué)和醫(yī)學(xué)前沿的商業(yè)合作伙伴加速模擬、人工智能和數(shù)據(jù)分析。

TOP500 榜單新秀采用 AI

榜單上許多由 NVIDIA 提供動(dòng)力支持的新系統(tǒng)，凸顯了 AI 對(duì)于科研和商業(yè)用戶的高性能計(jì)算應(yīng)用的重要性不斷提升。

國(guó)家能源研究科學(xué)計(jì)算中心 （NERSC） 的 Perlmutter 以 64.59 Linpack petaflops 在 TOP500 中排名第 5，部分歸功于其 6，144 個(gè) A100 GPU。

該系統(tǒng)在最新版本的 HPL-AI 上提供了超過(guò)一半的 exaflops 性能。它是融合 HPC 和 AI 工作負(fù)載的新興基準(zhǔn)，它使用混合精度數(shù)學(xué)——深度學(xué)習(xí)和許多科學(xué)和商業(yè)工作的基礎(chǔ)——同時(shí)仍然提供雙精度數(shù)學(xué)的完全準(zhǔn)確性。

AI 性能變得越來(lái)越重要，因?yàn)?AI 是 “美國(guó)能源部的一個(gè)增長(zhǎng)領(lǐng)域，其可行性已被驗(yàn)證，正在計(jì)劃投入生產(chǎn)，” NERSC 數(shù)據(jù)和分析服務(wù)組代理負(fù)責(zé)人 Wahid Bhimji 表示。

HiPerGator AI 以 17.20 petaflops 排名第 22 位，在 Green500 榜單中排名第 2，使其成為世界上最節(jié)能的學(xué)術(shù)超級(jí)計(jì)算機(jī)。它與 Green500 的榜首位置相差甚遠(yuǎn)——僅為 0.18 Gflops/Watt。

與最新名單上的其他 12 款系統(tǒng)一樣，該系統(tǒng)采用了 NVIDIA DGX SuperPOD 的模塊化架構(gòu)，這一配置讓佛羅里達(dá)大學(xué)能夠快速部署世界上最強(qiáng)大的學(xué)術(shù) AI 超級(jí)計(jì)算機(jī)之一。該系統(tǒng)還使其成為領(lǐng)先的AI大學(xué)，其既定目標(biāo)是 在2030 年前有 30，000 名AI相關(guān)專業(yè)的畢業(yè)生。

盧森堡的 MeluXina 在 HPL-AI 上以 10.5 Linpack petaflops排名第 37 位。該系統(tǒng)是首批在歐洲國(guó)家超級(jí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中亮相的首個(gè)系統(tǒng)，，將用于在科研和商業(yè)應(yīng)用中運(yùn)用 AI 和數(shù)據(jù)分析。

Cambridge-1 在 500 強(qiáng)中排名第 42 位，達(dá)到 9.68 Linpack petaflops，成為英國(guó)最強(qiáng)大的系統(tǒng)，將為包括阿斯利康（AstraZeneca）、葛蘭素史克（GSK）和Oxford Nanopore在內(nèi)的學(xué)術(shù)和商業(yè)組織的英國(guó)醫(yī)療保健研究人員提供服務(wù)。

BerzeLiUs 以 5.25 petaflops 排名第 83，成為瑞典最快的系統(tǒng)。BerzeLiUs在 200G 的 InfiniBand 網(wǎng)絡(luò)上連接了 60 個(gè) NVIDIA DGX 系統(tǒng)，將HPC、AI 和數(shù)據(jù)分析用于學(xué)術(shù)和商業(yè)研究。是榜單上15個(gè)基于NVIDIA DGX的其中一個(gè)。

10 大系統(tǒng)助推 HPL-AI 采用

另一個(gè)跡象表明，AI 工作負(fù)載的重要性日益增加，榜單上有 10 個(gè)系統(tǒng)報(bào)告其 HPL-AI 得分是去年 6 月的 5 倍。大多數(shù)系統(tǒng)采用了 3 月發(fā)布的針對(duì)代碼的重大優(yōu)化，這是自田納西大學(xué)的研究人員在 2018 年底發(fā)布該基準(zhǔn)以來(lái)的首次升級(jí)。

新軟件簡(jiǎn)化了通信，實(shí)現(xiàn)了 GPU 間鏈路，從而消除了等待主機(jī) CPU 的時(shí)間。它還以 16 位代碼的形式實(shí)現(xiàn)通信，而不是在Linpack 上默認(rèn)使用的較慢的 32 位代碼。

Azzam Haidar Ahmad 稱：“我們將芯片間通信的時(shí)間減少了一半，并使其他一些工作負(fù)載能夠并行運(yùn)行，因此新代碼相較于原代碼平均改進(jìn)了約 2.7 倍”。他幫助定義了該基準(zhǔn)，現(xiàn)在是 NVIDIA 的高級(jí)工程師。

該基準(zhǔn)測(cè)試雖然專注于混合精度數(shù)學(xué)計(jì)算，但仍然提供與 Linpack 相同的 64 位精度，這要?dú)w功于 HPL-AI 的一種循環(huán)方法，它能迅速優(yōu)化一些計(jì)算。

Summit 的 HPL-AI 得分超過(guò) 1 Exaflop

經(jīng)過(guò)優(yōu)化后，與去年使用早期版本的代碼所報(bào)告的得分相比，現(xiàn)在的得分大大高于基準(zhǔn)線。

例如，橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（Oak Ridge National Lab，ORNL）的 Summit 超級(jí)計(jì)算機(jī)是第一臺(tái)采用 HPL-AI 基準(zhǔn)的超級(jí)計(jì)算機(jī)，其在 2019 年宣布使用第一版代碼的得分為 445 Petaflop。今年峰會(huì)上的測(cè)試使用最新版本的 HPL-AI 測(cè)試，得分達(dá)到 1.15 Exaflops。

采用該基準(zhǔn)的其他超級(jí)計(jì)算機(jī)包括日本的 Fugaku（世界上最快的系統(tǒng)）、NVIDIA 的 Selene（世界上最快的商業(yè)系統(tǒng)）和德國(guó)的最強(qiáng)超級(jí)計(jì)算機(jī) Juwels。

于利希超算中心 （Jülich Supercomputing Center） 主任 Thomas Lippert 稱：“我們使用 HPL-AI 基準(zhǔn)，因?yàn)樗芎芎玫睾饬课覀內(nèi)找嬖龆嗟?AI 和科研工作負(fù)載中的混合精度作業(yè)，而且能反映準(zhǔn)確的 64 位浮點(diǎn)運(yùn)算結(jié)果?！?/p>

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