3 つの新しいスーパーコンピューターが Green500 リストのトップに到達

過去数年の間に、スーパーコンピューティングはエクサスケール時代へと加速し、世界最大のマシンは1秒間に1000兆回以上の演算を実行できるようになりました。しかし、その急激な成長曲線に大幅な効率改善が介入しない限り、コンピューティングにはますます非現実的で持続不可能な量のエネルギーが必要になると予想されています。広く引用されているある調査によると、2040年までに世界の現在の総生産量を超えるエネルギーが必要になるとさえ言われています。

幸いなことに、高性能コンピューティング コミュニティは現在、パフォーマンスの向上 (生のペタフロップスまたはエクサフロップスで測定) だけでなく、効率性の向上、つまりワットあたりの演算数の増加にも焦点を移しつつあります。

Green500リストでは新規参入者がトップ3にランクインしており、世界の最新高性能システムの一部は、純粋なパワーだけでなく、少なくとも効率性も追求している可能性があることを示唆している。

最新のランキング トップ500 スーパーコンピュータ（世界で最も強力なマシンのリスト）とその兄弟である グリーン500 （代わりに世界で最も効率の高いマシンをランク付けする）が先週発表された。トップ500のスーパーコンピュータのトップ10は、オークリッジ国立研究所のフロンティアエクサスケールコンピュータを筆頭に、ほとんど変わっていない。トップ10に新たに加わったのは、6位のスイス国立スーパーコンピューティングセンターの アルプス山脈一方、アルゴンヌ国立研究所の オーロラ 規模は倍増したが、2位の順位は維持した。

一方、Green500リストでは新規参入者がトップ3にランクインしており、世界の最新高性能システムの一部は、純粋なパワーだけでなく、少なくとも効率性も追求している可能性があることを示唆している。

新しいGreen500リストのトップは ジェダイユーリッヒ・スーパーコンピューティング・センターが開発中のエクサスケール・コンピュータ「JUPITER」のプロトタイプシステム。2位と3位はブリストル大学の イザムバードAI、また、より大規模な計画されたシステムの第一段階であり、 ヘリオススーパーコンピュータ ポーランドの組織Cyfronetからのものです。4位は前回のリストのトップである シモンズ財団のアンリ。

ホッパーがそこを通り抜ける

Green500リストのトップ3のシステムには共通点が1つあります。それは、すべて Nvidiaのグレース・ホッパー スーパーチップは、Hopper (H100) GPUとGrace CPUを組み合わせたものです。Grace Hopperアーキテクチャが非常に効率的である理由は主に2つあると、NVIDIAの加速データセンター市場参入戦略担当ディレクターのディオン・ハリス氏は言います。1つ目は、ARM命令セットアーキテクチャの優れた電力性能の恩恵を受けるGrace CPUです。さらに、彼は、Grace CPUには、H100 GPUとGrace CPUを組み合わせたメモリ構造が組み込まれていると言います。 LPDDR5Xこれは携帯電話によく搭載されており、エネルギー効率が最適化されています。

ここで Jülich の JEDI マシンに導入されている Nvidia の GH200 Grace Hopper スーパーチップは、現在、世界で最も効率的な HPC システムのトップ 3 に搭載されています。 ユーリッヒ スーパーコンピューティング センター

Grace Hopper の 2 つ目の利点は、Hopper GPU と Grace CPU 間の新しく開発された相互接続であるとハリスは述べています。この接続は、CPU と GPU が 1 つのボード上で互いに近接していることを利用し、最新の PCIe gen5 相互接続の約 7 倍の速度である 900 ギガビット/秒の帯域幅を実現します。これにより、GPU は CPU のメモリにすばやくアクセスできます。これは、AI トレーニングやグラフ ニューラル ネットワークなどの高度に並列化されたアプリケーションにとって特に重要であるとハリスは述べています。

上位 3 つのシステムはすべて Grace Hopper を使用していますが、Jülich の JEDI は依然として大きな差をつけてトップを走っています。1 ワットあたり 72.7 ギガフロップスで、2 位のシステムは 1 ワットあたり 68.8 ギガフロップス (前回優勝者は 1 ワットあたり 65.4 ギガフロップス) を上回っています。JEDI チームは、さらなる成功の要因はチップの接続方法にあると考えています。相互接続ファブリックも、他の 2 つの上位システムが使用している HPE Slingshot ではなく、Nvidia の Quantum-2 InfiniBand です。

JEDI チームは、Green500 ベンチマークに対応するために行った特定の最適化についても言及しています。最新の Nvidia 機器をすべて使用するだけでなく、JEDI は冷却システムでエネルギー コストを削減しています。空気や冷水を使用する代わりに、JEDI はコンピューティング ノード全体に温水を循環させて余分な熱を処理します。「通常の気象条件では、余分な熱はフリー クーリング ユニットで処理でき、追加の冷水冷却は必要ありません」と、ユーリッヒの高性能コンピューティング部門の責任者である Benedikt von St. Vieth は述べています。

JUPITER はプロトタイプである JEDI と同じアーキテクチャを使用する予定で、フォン・セント・ヴィース氏はプロトタイプのエネルギー効率の多くを維持することを目指していると語る。ただし、規模が大きくなると、相互接続ファブリックに失われるエネルギーが増える可能性があるとも付け加えている。

もちろん、最も重要なのは、Green500ベンチマークだけでなく、実際の科学的タスクにおけるこれらのシステムのパフォーマンスです。「これらのシステムがオンラインになるのを見るのは本当に興奮しました」とNvidiaのハリスは言います。「しかし、もっと重要なのは、これらのシステムから科学が生まれるのを見るのが本当に興奮していると思います。 [the energy efficiency] ベンチマークよりもアプリケーションに大きな影響を与えるでしょう。」