อินเทลเปิดตัวนวัตกรรมใหม่ Intel XPU สำหรับการประมวลผลประสิทธิภาพสูง (HPC) และปัญญาประดิษฐ์ (AI) รวมไปถึงนวัตกรรมด้านหน่วยความจำ ซอฟต์แวร์ หน่วยเก็บข้อมูล DAOS ระดับ Exascale
อินเทลได้ตอกย้ำความเป็นผู้นำด้านเทคโนโลยีการประมวลผลประสิทธิภาพสูง (HPC) ในงานประชุมซูเปอร์คอมพิวเตอร์ระดับนานาชาติ (ISC) ประจำปี 2564 โดยอินเทล ได้เปิดเผยข้อมูลทางเทคโนโลยีหลากหลายด้าน รวมไปถึงกลุ่มพันธมิตรและการสร้างการยอมรับผลิตภัณฑ์ของผู้บริโภค (Customer Adoption) ทั้งนี้ โปรเซสเซอร์ของ Intel® ยังถือเป็นสถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ที่ถูกใช้อย่างแพร่หลายมากที่สุดในวงการซูเปอร์คอมพิวเตอร์ทั่วโลก ซึ่งส่งผลให้เกิดการค้นพบพัฒนาด้านการแพทย์และสิ่งประดิษฐ์ทางวิทยาศาสตร์จำนวนมาก นอกจากนี้อินเทลยังได้ประกาศความก้าวหน้าของโปรเซสเซอร์ Xeon สำหรับการประมวลผลประสิทธิภาพสูง (HPC) และปัญญาประดิษฐ์ (AI) รวมไปถึงนวัตกรรมด้านหน่วยความจำ ซอฟต์แวร์ หน่วยเก็บข้อมูล DAOS ระดับ Exascale ตลอดจนเทคโนโลยีเครือข่ายสำหรับการใช้งาน HPC ในกรณีต่างๆ
ทริช แดมโครเกอร์ รองประธานและผู้จัดการผู้ทั่วไปด้าน HPC ของอินเทล กล่าวว่า “เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพสูงสุดของ HPC เราจำเป็นต้องใช้ประโยชน์จากทรัพยากรทางคอมพิวเตอร์และความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีทั้งหมดที่เรามี อินเทลถือเป็นแรงขับเคลื่อนสำคัญที่อยู่เบื้องหลังการพัฒนาอุตสาหกรรมการประมวลผลระดับ Exascale และความก้าวหน้าที่เรากำลังนำเสนอ ด้วย CPUs, XPUs, ชุดเครื่องมือ oneAPI, หน่วยเก็บข้อมูล DAOS ระดับ Exascale รวมถึงเครือข่ายความเร็วสูง โดยสิ่งเหล่านี้จะเป็นแรงผลักดันเราให้ไปถึงเป้าหมายที่ตั้งไว้”
การก้าวสู่การเป็นผู้นำด้านประสิทธิภาพ HPC
ในช่วงต้นปีที่ผ่านมา อินเทลได้มีการขยายสถานะตำแหน่งผู้นำด้าน HPC ด้วยการเปิดตัวโปรเซสเซอร์รุ่นใหม่ล่าสุด Intel Xeon Scalable เจนเนอเรชั่น 3 ที่มีประสิทธิภาพในการทำงานเพิ่มขึ้นถึง 53% สำหรับเวิร์คโหลดต่างๆ ของ HPC ซึ่งรวมไปถึงงานวิทยาศาสตร์ชีวภาพ การบริการด้านการเงินและการผลิต เมื่อเปรียบเทียบกับโปรเซสเซอร์รุ่นก่อนหน้านี้
โปรเซสเซอร์ Intel Xeon Scalable เจนเนอเรชั่น 3 ได้ให้ประสิทธิภาพด้านเวิร์คโหลด HPC ที่ดีกว่า เมื่อเปรียบเทียบกับคู่แข่งที่ใช้สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ x86 เหมือนกัน ยกตัวอย่างเช่น เมื่อเปรียบเทียบโปรเซสเซอร์ Xeon Scalable 8358 กับ โปรเซสเซอร์ AMD EPYC 7543 พบว่า NAMD ทำงานได้ดีกว่าถึง 62% ส่วน LAMMPS ทำงานได้กว่าถึง 57% ทางด้าน RELION ทำงานได้ดีกว่าถึง 68% และ Binomial Options ทำงานได้ดีกว่าถึง 37% นอกจากนี้ การจำลองข้อมูลด้วยวิธีแบบ Monte Carlo Simulations ยังสามารถทำงานได้เร็วกว่าถึง 2 เท่า ซึ่งสามารถช่วยให้บริษัทเงินทุนสามารถบรรลุเป้าหมายเรื่องราคาได้ในเวลาเพียงครึ่งเดียวจากเวลาปกติ
โดยโปรเซสเซอร์ Xeon Scalable 8380 ยังมีประสิทธิภาพการทำงานที่เหนือกว่าโปรเซสเซอร์ AMD EPYC 7763 ในเรื่องของเวิร์คโหลดด้าน AI และประสิทธิภาพที่ดีกว่าถึง 50% เมื่อเทียบกับการวัดประสิทธิภาพทั่วไปกว่า 20 รายการ โดยกลุ่มองค์กรที่ใช้ Intel Xeon Scalable ได้แก่ ห้องแล็บของ HPC ศูนย์ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ และมหาวิทยาลัยต่างๆ นอกจากนี้ ผู้ผลิตอุปกรณ์รายแรกๆ ที่เริ่มใช้แพลตฟอร์มการประมวลผลล่าสุดของอินเทล ได้แก่ Dell Technologies, HPE, กรมอุตุนิยมวิทยาประเทศเกาหลีใต้, Lenovo, Max Planck Computing and Data Facility, Oracle, มหาวิทยาลัยโอซาก้า และมหาวิทยาลัยโตเกียว
การผสมผสานหน่วยความจำแบนด์วิธสูงกับโปรเซสเซอร์ Intel Xeon Scalable เจนเนอเรชั่นใหม่
ปริมาณเวิร์คโหลดต่างๆ นั้นหมายรวมถึง การสร้างโมเดลและแบบจำลอง (เช่น พลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ (computational fluid dynamics – CFD) การพยากรณ์สภาพอากาศ หรือ ทฤษฏีควอนตัมโครโมไดนามิกส์ (quantum chromodynamics)) ปัญญาประดิษฐ์ (เช่น การฝึกการเรียนรู้เชิงลึกและการอนุมาน) การวิเคราะห์ (เช่น การวิเคราะห์บิ๊กดาต้า) ฐานข้อมูลที่ทำงานในหน่วยความจำ การจัดเก็บข้อมูล และความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ของมนุษยชาติด้านอื่นๆ โดยโปรเซสเซอร์ Intel Xeon Scalable เจนเนอเรชั่นใหม่ (ภายใต้โค้ดเนม “Sapphire Rapids”) มาพร้อมกับหน่วยความจำแบนด์วิธสูง (HBM) ซึ่งสามารถช่วยเพิ่มหน่วยความจำแบนด์วิธได้สูงมากขึ้นและเพิ่มประสิทธิภาพให้กับแอปพลิเคชันต่างๆ สำหรับ HPC ที่มีความอ่อนไหวต่อปริมาณเวิร์คโหลดของหน่วยความจำแบนด์วิธ ซึ่งผู้ใช้งานสามารถจัดการกับเวิร์คโหลดต่างๆ ได้เพียงแค่ใช้หน่วยความจำแบนด์วิธสูง หรือใช้ร่วมกับแรม DDR5
โปรเซสเซอร์ Sapphire Rapids ที่มาพร้อมหน่วยความจำแบนด์วิธสูงนี้มีกระแสตอบรับจากลูกค้าเป็นอย่างดี ในส่วนขององค์กรชั้นนำเจ้าแรกๆ ที่นำไปปรับใช้ ได้แก่ ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ Aurora ณ ศูนย์ทดลองแห่งชาติอาร์กอน (Argonne National Laboratory) ของกระทรวงพลังงานประเทศสหรัฐอเมริกา และซูเปอร์คอมพิวเตอร์ Crossroads ณ ศูนย์ทดลองแห่งชาติลอส อาลามอส (Los Alamos National Laboratory)
ริก สตีเวนส์ รองผู้อำนวยการศูนย์ทดลองด้านคอมพิวเตอร์ สิ่งแวดล้อม และวิทยาศาสตร์ชีวภาพแห่งศูนย์ทดลอง Argonne National Laboratory กล่าวว่า “การประมวลผลระดับ Exascale จะบรรลุผลได้ต่อเมื่อมีการเข้าถึงและประมวลผลข้อมูลอย่างรวดเร็ว ซึ่งหน่วยความจำแบนด์วิธสูงที่มาพร้อมกับโปรเซสเซอร์ Intel Xeon Scalable นั้นช่วยเพิ่มประสิทธิภาพให้กับหน่วยความจำแบนด์วิธของ Aurora ได้อย่างมีนัยยะสำคัญ นอกจากนี้ ยังช่วยยกระดับความสามารถของปัญญาประดิษฐ์รวมถึงการวิเคราะห์ข้อมูลขั้นสูงในการสร้างสถานการณ์จำลอง และการสร้างโมเดลสามมิติได้อีกด้วย”
ชาร์ลี นัคเล่ย์ รองผู้อำนวยการศูนย์ทดลองด้านฟิสิกส์อาวุธ แห่งศูนย์ทดลองแห่งชาติลอส อาลามอส กล่าวว่า “ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ Crossroads ที่ศูนย์ทดลองแห่งชาติลอส อาลามอส ถูกออกแบบมาเพื่อพัฒนาการศึกษาระบบทางกายภาพที่ซับซ้อนสำหรับวิทยาศาสตร์และความมั่นคงของชาติ โดยการนำโปรเซสเซอร์เซิร์ฟเวอร์ Xeon รุ่นใหม่ของอินเทล หรือ Sapphire Rapids มาใช้ร่วมกับหน่วยความจำแบนด์วิธสูง จะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของเวิร์คโหลดที่เน้นการใช้หน่วยความจำอย่างเข้มข้นในระบบ Crossroads ของเราได้เป็นอย่างดี ซึ่ง Sapphire Rapids เมื่อทำงานร่วมกับ HBM จะช่วยเร่งความเร็วในการคำนวณทางฟิสิกส์และวิศวกรรมที่ซับซ้อน ทำให้เราสามารถทำงานวิจัยและการพัฒนาที่สำคัญที่เกี่ยวข้องกับความปลอดภัยในระดับโลกได้อย่างสมบูรณ์แบบ รวมไปถึงในด้านเทคโนโลยีพลังงาน และความสามารถในการแข่งขันทางเศรษฐกิจอีกด้วย”
แพลตฟอร์มที่ทำงานด้วยระบบ Sapphire Rapids จะมอบความสามารถเฉพาะตัวในการเร่ง HPC รวมถึงแบนด์วิธ I/O ได้เป็น 2 เท่าด้วย PCI express 5.0 (เมื่อเปรียบเทียบกับ PCI express 4.0) รวมถึงพร้อมรองรับ Compute Express Link (CXL) 1.1 ซึ่งช่วยให้การประมวลผล การสร้างเครือข่าย และการจัดเก็บข้อมูล สามารถใช้งานได้ในระดับสูง
นอกเหนือจากหน่วยความจำและความก้าวหน้าของ I/O แล้ว Sapphire Rapids ยังได้ถูกปรับเปลี่ยนให้เหมาะกับปริมาณงานของ HPC และ AI ด้วยเครื่องจักรเร่งความเร็วของ AI รุ่นใหม่ที่เรียกว่า Intel® Advanced Matrix Extensions (AMX) ซึ่ง Intel AMX ได้ถูกออกแบบมาเพื่อมอบประสิทธิภาพที่สูงขึ้นสำหรับการเรียนรู้แบบอนุมาน และการฝึกอบรมเชิงลึกของ deep learning โดยลูกค้าที่ได้มีการใช้งาน Sapphire Rapids ไปแล้ว ได้แก่ CINECA ศูนย์ซุปเปอร์คอมพิวเตอร์ไลบ์นิทซ์ (LRZ) ศูนย์ทดลองแห่งชาติอาร์กอน รวมไปถึงทีมพัฒนาระบบ Crossroads ณ ศูนย์ทดลองแห่งชาติลอส อาลามอส และศูนย์ทดลองแห่งชาติซานเดีย
เริ่มต้นใช้งานอินเทล Xe-HPC GPU (Ponte Vecchio)
ในช่วงต้นปีที่ผ่านมา อินเทลได้ริเริ่มการทดลองการใช้งานพร้อมตรวจสอบระบบ GPU ที่ทำงานภายใต้ Xe-HPC (ภายใต้โค้ดเนม “Ponte Vecchio”) โดย Ponte Vecchio คือ GPU ที่ใช้สถาปัตยกรรม Xe ซึ่งถูกปรับให้เหมาะสมสำหรับการใช้งานของเวิร์คโหลดด้าน HPC และปัญญาประดิษฐ์ โดยใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยีบรรจุภัณฑ์ Foveros 3D ของอินเทล ในการรวบรวม IP หลายตัวไว้ในแพ็คเกจเดียวกัน อีกทั้งยังมีหน่วยความจำอย่าง HBM และทรัพย์สินทางปัญญาอื่นๆ ที่มีการรวมเข้าด้วยกัน ในส่วนของตัว GPU นั้นได้รับการออกแบบทางสถาปัตยกรรมด้วยการประมวลผล หน่วยความจำและโครงสร้างเพื่อตอบสนองความต้องการที่เปลี่ยนแปลงไปของซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ล้ำหน้าที่สุดในโลกอย่าง Aurora
ความพร้อมใช้งานของ Ponte Vecchio จะอยู่ในรูปแบบฟอร์มแฟกเตอร์และระบบย่อยของ OCP Accelerator Module (OAM) เพื่อรองรับความสามารถในการเพิ่มขนาดรวมถึงการขยายโครงสร้างที่จำเป็นสำหรับแอปพลิเคชัน HPC
การขยายโครงสร้างอีเธอร์เน็ตสำหรับ HPC ของอินเทล
ณ งานประชุมซูเปอร์คอมพิวเตอร์ระดับนานาชาติ (ISC) ประจำปี 2564 อินเทลได้ประกาศเปิดตัวโซลูชันใหม่ล่าสุดของเครือข่ายคอมพิวเตอร์ที่มีประสิทธิภาพสูง (HPN) ที่มาพร้อมกับอีเธอร์เน็ต ซึ่งขยายขีดความสามารถด้านเทคโนโลยีอีเธอร์เน็ตสำหรับกลุ่มคลัสเตอร์ที่มีขนาดเล็กลงใน HPC โดยใช้อะแดปเตอร์และคอนโทรลเลอร์มาตรฐานอย่าง Intel Ethernet 800 Series Network ซึ่งเป็นอุปกรณ์สวิตช์ที่สร้างขึ้นมาจาก Intel Tofino P4-programmable Ethernet Switch และซอฟต์แวร์ของ Intel Ethernet Fabric Suite ทั้งนี้ HPN จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของแอปพลิเคชันเทียบเท่ากับ InfiniBand ในขณะที่อีเธอร์เน็ตนั้นมีราคาต่ำและสามารถใช้งานได้ง่ายกว่า
การสนับสนุนเชิงพาณิชย์สำหรับ DAOS
นอกจากนี้ อินเทลได้มีการประกาศถึงการสนับสนุนของบริษัทในเชิงพาณิชย์สำหรับ Distributed Asynchronous Object Storage หรือว่า DAOS ซึ่งเป็นระบบจัดเก็บข้อมูลแบบเปิดบนซอฟแวร์ที่ถูกพัฒนาขึ้นมาเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างสถาปัตยกรรมอินเทล HPC โดย DAOS ทำหน้าที่เป็นรากฐานที่สำคัญของคลังจัดเก็บข้อมูลของ Intel® Exascale โดยก่อนหน้านี้ศูนย์ทดลองแห่งชาติอาร์กอนได้ออกมาประกาศอีกว่า ลูกค้าของอินเทลได้มีการใช้งานของ DAOS แล้ว อาทิ LRZ และ JINR (Joint Institute for Nuclear Research)
นอกจากนี้ ระบบ DAOS ยังให้บริการพาร์ทเนอร์ในรูปแบบการสนับสนุนด้านไอทีในระดับ L3 ซึ่งช่วยให้พาร์ทเนอร์สามารถจัดหาโซลูชันการจัดเก็บข้อมูลแบบเบ็ดเสร็จ โดยผสมผสาน DAOS เข้ากับเซอร์วิสของพวกเขา นอกเหนือไปจากกลุ่ม Data Center Building Blocks ที่มาจากฝั่งอินเทลนั้น พาร์ทเนอร์เจ้าแรกๆ ที่ใช้บริการเชิงพาณิชย์ ได้แก่ HPE, Lenovo, Supermicro, Brightskies, Croit, Nettrix, Quanta, และบริษัท RSC Group
สามารถดูข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับหัวข้อพูดคุยและการสาธิตผลิตภัณฑ์ของอินเทลในงานประชุมซูเปอร์คอมพิวเตอร์ระดับนานาชาติ (ISC) 2564 ได้ที่ http://www.hpcevents.intel.com/
