อินเทล(Intel) ได้ตอกย้ำความเป็นผู้นำด้านเทคโนโลยีการประมวลผลประสิทธิภาพสูง (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 ในกรณีต่าง ๆ
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 เจนเนอเรชัน 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 และมหาวิทยาลัยต่าง ๆ นอกจากนี้ ผู้ผลิตอุปกรณ์รายแรก ๆ 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 ในส่วนขององค์กรชั้นนำเจ้าแรก ๆ 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 และทรัพย์สินทางปัญญาอื่น ๆ 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 พาร์ทเนอร์เจ้าแรก ๆ ที่ใช้บริการเชิงพาณิชย์ ได้แก่ HPE, Lenovo, Supermicro, Brightskies, Croit, Nettrix, Quanta, และบริษัท RSC Group
สามารถดูข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับหัวข้อพูดคุยและการสาธิตผลิตภัณฑ์ของอินเทลในงานประชุมซูเปอร์คอมพิวเตอร์ระดับนานาชาติ (ISC) 2564 ได้ที่ http://www.hpcevents.intel.com/