Если бы несколько лет назад вам сказали, что суперкомпьютер с чипами на базе архитектуры ARM займет первое место в списке TOP500 (список 500 самых мощных суперкомпьютеров в мире), смех был бы оглушительным. Никто не предполагал, что архитектура, которая практически не использовалась, когда-либо достигнет этой позиции.
Чипы ARM постепенно завоевывали рынок мобильных устройств благодаря своей эффективности и производительности, а также многих других встраиваемых продуктов. Но несколько лет назад началась разработка маломощных серверов на базе ARM , и эта архитектура набора команд (ISA) начала набирать популярность в секторе высокопроизводительных вычислений (HPC).
Недавняя новость о том, что Apple отказывается от Intel и будет создавать собственные чипы на базе ARM, была значительной, учитывая все вытекающие из этого последствия, но её почти затмила другая, гораздо более важная новость. Суперкомпьютер на базе ARM превзошёл результаты саммита IBM и занял первое место в списке Top500. Впервые ARM достиг такой высокой позиции, и это знаменует собой поворотный момент…
Возвращаясь к Apple, казалось маловероятным, что чип ARM сможет превзойти Intel по эффективности и производительности, но Apple поставила перед собой такую цель и сможет создать несколько очень интересных разработок. Intel сталкивается со все большими трудностями , и не только из-за конкуренции со стороны AMD…
Суперкомпьютер
Но чего никто и представить себе не мог, так это того, что они могут стать чемпионами в области высокопроизводительных вычислений (HPC) . Хотите узнать больше? В июньском списке Top500 2020 года первое место по производительности занял японский суперкомпьютер Fugaku. Этот суперкомпьютер основан на чипах Fujitsu A64FX 48C, работающих на частоте 2.2 ГГц, и включает в себя 7 299 072 процессорных ядра, обеспечивающих потрясающую производительность вычислений с плавающей запятой.
В частности, его производительность достигает 415,5 PFLOPS (то есть 415 500 000 000 000 000 десятичных вычислительных операций в секунду), и он будет использоваться, помимо прочего, для исследований в борьбе с SARS-CoV-2.
Он установлен в центре обработки данных RIKEN в Кобе, Япония. В этом центре обработки данных размещено более 150 000 узлов , соединенных высокоскоростной сетью Tofu Interconnect D, которая связывает 52-ядерные чипы ARMv8.2-A SVE на каждом узле.
В системе также используется высокоскоростная память HBM2 емкостью 32 ГиБ на узел. Для хранения данных предусмотрено 1.6 ТБ общего NVMe-хранилища на каждые 16 узлов, а также 150 ПБ общей файловой системы и дополнительная услуга облачного хранения.
В качестве операционной системы используется Linux , а именно дистрибутив RHEL 8, а также параллельно работающий IHK/McKernel. Все измерения производительности проводились в среде McKernel, хотя Linux также присутствует для обеспечения работы остальных служб POSIX.
Чип
Мощный процессор, стоящий за этими показателями, довольно "скромный". Это чип, созданный компанией Fujitsu. Микропроцессор под названием A64FX основан на архитектуре ARM 8.2A, а также включает в себя SVE (Scalable Vector Extensions) — дополнительные расширения базовой архитектуры набора команд для достижения лучших вычислительных результатов.
Таким образом, процессор A64FX , разработанный Fujitsu, заменяет предыдущие высокопроизводительные вычислительные чипы на базе SPARC. И они не только вошли в историю, выведя Fugaku на первое место в списке Top500, но и первыми начали поддерживать 512-битный SIMD SVE.
Эти чипы были изготовлены на заводах TSMC , тех же самых, где производятся процессоры AMD Zen, и где будет производиться будущий чип для Европы. Для создания 8 786 000 000 транзисторов использовалась 7-нм технология. И всё это на крошечном чипе, которому требуется всего 594 контакта.
Кроме того, каждый процессор использует 32 ГБ памяти HBM2 с пропускной способностью 1 ТБ/с , а также 16 линий PCIx на процессор для подключения к ускорителям, таким как GPGPU и FPGA.
Наконец, он работает на частоте 2.2 ГГц , и было добавлено достаточно пакетов, чтобы достичь показателя почти в 7.3 миллиона ядер и почти 5 ПБ памяти.