INTEL TREIBT HPC- UND KI-INNOVATIONEN VORAN

Auf der International Supercomputing Conference (ISC) 2021 zeigt Intel, wie das Unternehmen mit neuen Technologien, Partnerschaften und Kunden seine führende Rolle im High Performance Computing (HPC) ausbaut. Intel^® Prozessoren sind die weltweit am meisten genutzte Compute-Architektur in Supercomputern und ermöglichen viele Entdeckungen in der Medizin und globale wissenschaftliche Durchbrüche. Der Halbleiterhersteller kündigt nun Neuigkeiten zu Intel^® Xeon^® Prozessoren für HPC und KI, Innovationen in den Bereichen Memory, Software, Speicher der Exascale-Klasse und Netzwerk sowie Technologien für eine Reihe von HPC-Anwendungen an.

“Für eine maximale HPC-Leistung müssen wir alle uns zur Verfügung stehenden Rechenressourcen und technologischen Fortschritte nutzen”, sagt Trish Damkroger, Vice President und General Manager, High Performance Computing bei Intel. “Intel ist die treibende Kraft bei der Entwicklung der Branche in Richtung Exascale Computing. Die Fortschritte, die wir hinsichtlich CPUs, XPUs, des Intel oneAPI Toolkits und für den DAOS-Speicher der Exascale-Klasse erreichen, bringen uns der Realisierung dieses Ziels näher.”

Intel baut führende Rolle in der HPC-Leistung aus

Mit der Vorstellung der skalierbaren Intel Xeon Prozessoren der 3. Generation Anfang des Jahres hat Intel seine führende Rolle im HPC-Bereich weiter ausgebaut. Im Vergleich zum Prozessor der vorangegangenen Generation liefert die neueste CPU eine bis zu 53 % höhere Leistung in einigen HPC-Anwendungsbereichen, einschließlich Life Sciences, Finanzdienstleistungen und Fertigung.

Gegenüber Intels größtem Mitbewerber in der x86-Architektur bietet der skalierbare Intel Xeon Prozessor der 3. Generation eine verbesserte Leistung in vielen verbreiteten HPC-Workloads. Mit dem skalierbaren Intel Xeon 8358 läuft – verglichen mit einem AMD EPYC 7543 – zum Beispiel NAMD um 62 %, LAMMPS um 57 % und RELION um 68 % besser. Binomiale Optionsbewertung ist mit einer um 37 % höheren Leistung möglich. Monte-Carlo-Simulationen sind zweimal schneller, sodass Finanzunternehmen die Ergebnisse für die Preisfindung doppelt so schnell erzielen können. Die skalierbaren Intel Xeon 8380 übertreffen den AMD EPYC 7763 auch bei wichtigen KI-Workloads mit einer um 50 % besseren Leistung bei 20 gängigen Benchmarks. HPC-Labore, Supercomputing-Zentren, Universitäten und OEMs nutzen Intels neueste Compute-Plattform, darunter Dell Technologies*, HPE*, Korea Meteorological Administration *, Lenovo*, Max Planck CDF*, Oracle*, die Universität Osaka* und die Universität von Tokio*.

High Bandwidth Memory in skalierbaren Intel^® Xeon^® Prozessoren der nächsten Generation integriert

Workloads wie Modellierung und Simulation (z.B. Computational Fluid Dynamics, Klima- und Wettervorhersage, Quantenchromodynamik), KI (z.B. Deep-Learning-Training und -Inferenz) Analysen (z.B. im Bereich Big-Data), In-Memory-Datenbanken und Speichersysteme treiben wissenschaftliche Durchbrüche voran. Die nächste Generation der skalierbaren Intel Xeon Prozessoren (Codename „Sapphire Rapids“) wird mit High Bandwidth Memory (HBM) ausgestattet sein, was die Speicherbandbreite der CPU drastisch erhöht und eine signifikante Leistungsverbesserung für HPC-Anwendungen ermöglicht, die speicherbandbreitensensitive Workloads nutzen. Nutzer können die Workloads entweder ausschließlich mit High Bandwidth Memory oder in Kombination mit DDR5-Speicher bewältigen.

Darüber hinaus eröffnet die auf Sapphire Rapids basierende Plattform neue Möglichkeiten um HPC zu beschleunigen, darunter die doppelte I/O-Bandbreite mit PCI Express 5.0 (im Vergleich zu PCI Express 4.0) und die Unterstützung von Compute Express Link (CXL) 1.1. Das ermöglicht neue Anwendungsmöglichkeiten in den Bereichen Compute, Networking und Storage.

Sapphire Rapids ist außerdem für HPC- und KI-Workloads optimiert. Die neue integrierte KI-Beschleunigungs-Engine Intel^®Advanced Matrix Extensions (AMX) bietet eine signifikante Leistungssteigerung für Deep-Learning-Inferenz und -Training. Einige Kunden arbeiten bereits mit Sapphire Rapids, zum Beispiel das LRZ*, CINECA* und das Argonne National Lab* sowie Crossroads-Systemteams im Los Alamos National Lab* und Sandia National Lab*.

Intel^® Xe-HPC GPU (Ponte Vecchio) erstmals in Betrieb

Anfang des Jahres hat Intel seine Xe-HPC-basierte GPU (Codename “Ponte Vecchio”) erstmals in Betrieb genommen (Power On), die sich derzeit im Systemvalidierungsprozess befindet. Ponte Vecchio ist eine auf der Xe-Architektur basierende GPU, die für HPC- und KI-Workloads optimiert ist und wird dank Intels Foveros 3D-Packaging-Technologie mehrere Chips im Package integrieren – beispielsweise HBM-Speicher. Rechenleistung, Speicher und Interconnects der GPU wurden entwickelt, um die steigenden Anforderungen fortschrittlicher Supercomputer zu erfüllen.

Ponte Vecchio wird in einem OAM-Formfaktor (OCP Accelerator Module) und in Subsystemen erhältlich sein und so über die für HPC-Anwendungen erforderlichen Scale-up- und Scale-out-Möglichkeiten verfügen.

Das Leibniz-Rechenzentrum setzt auf Intel

Die skalierbaren Intel Xeon Prozessoren der nächsten Generation kommen im Leibniz-Rechenzentrum (LRZ) der Bayerischen Akademie der Wissenschaften in Garching bei München zum Einsatz. Da der Höchstleistungsrechner SuperMUC-NG in die Phase 2 überführt werden soll, wird das aktuelle System in Kooperation mit Intel und Lenovo* ausgebaut. Ziel ist es, neben Höchstleistungen bei Berechnungen und Simulationen in Zukunft auch KI und Deep Learning zu integrieren. Daher wird SuperMUC-NG Phase 2 zusätzlich mit den kommenden Intel Xeon Prozessoren der nächsten Generation (Codename „Sapphire-Rapids“) sowie mit den angekündigten Intel Xe-HPC GPUs (Codename „Ponte Vecchio“) ausgerüstet.

„Die wichtigste Aufgabe des LRZ ist es, Forschenden die technischen Ressourcen und Dienstleistungen bereitzustellen, die sie für ihre wissenschaftlichen Projekte brauchen“, sagt Prof Dr. Dieter Kranzlmüller, Leiter des LRZ. „Die Integration modernster KI-Technologie in unsere Supercomputer spielt hierbei eine zentrale Rolle. Zusammen mit Intel und weiteren Partnern arbeiten wir daran, Forschenden genau das zu bieten, was sie für wissenschaftliche Spitzenleistungen benötigen. Durch den Einsatz der neuen Prozessoren und GPUs von Intel kann das LRZ Anforderungen neuer Nutzerkreise gerecht werden, für die KI eine wegweisende Schlüsselkompetenz ist.”

Erweiterung von Intel Ethernet für High Performance Computing

Auf der ISC 2021 kündigte Intel außerdem die neue Lösung “High-Performance Networking with Ethernet” (HPN) an. Dieses erweitert die Ethernet-Technologie für kleinere Cluster im HPC-Segment, indem es Standard-Netzwerkadapter und -Controller der Intel-Ethernet-800-Serie, Switches, die auf P4-programmierbaren Ethernet-ASICs der Intel^® Tofino-Serie basieren und die Intel^® Ethernet Fabric Suite Software verwendet. Die Software ist Intels 3. Generation der HPC-Fabric-Software und bietet eine mit InfiniBand vergleichbare Anwendungsleistung zu geringeren Kosten.

Kommerzieller Support von DAOS

Darüber hinaus kündigt Intel auch den kommerziellen Support für DAOS an. DAOS (Distributed Application Object Storage) ist ein Open-Source-Software-definierter Objektspeicher, der den Datenaustausch zwischen HPC-Architekturen von Intel optimiert. Er wird bereits von dem Argonne National Laboratory*, dem LRZ und dem Joint Institute for Nuclear Research* (JINR) genutzt.

Der DAOS-Support steht den Partnern ab sofort als L3-Support-Angebot zur Verfügung und ermöglicht es ihnen, in Kombination mit ihren Dienstleistungen eine komplette schlüsselfertige Speicherlösung bereitzustellen. Zu den frühen Partnern für den neuen kommerziellen Support gehören neben Intels eigenen Data Center Building Blocks auch HPE*, Lenovo*, Supermicro*, Brightskies*, Croit*, Nettrix*, Quanta*, und die RSC Group*.

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