In knapp drei Wochen beginnt die ISC High Performance 2022, mit dabei ist unter anderem Intel, und das sowohl vor Ort mit eigenem Stand als auch virtuell, im Form eines digitalen Lounge-Bereichs. Dort wird es unter anderem um das Thema „4. Generation des skalierbaren Intel Xeon Prozessors“ gehen. Dieser Beitrag liefert Einsichten in die Technologie dahinter und zu entsprechenden Partnerschaften mit dem LRZ Garching und dem Mikroprozessorexperten SiPearl.
Unter dem Codenamen Sapphire Rapids stellt Intel noch in diesem Jahr die nächste Generation seines Highend-Prozessors Intel Xeon vor. Die zugrunde liegende Technik unterscheidet sich von der aktuellen 3. Generation in folgenden Punkten:
Anstatt eines monolithischen CPU-Designansatzes wird es sich bei den skalierbaren Intel Xeon Prozessoren der 4. Generation um Multichip-Rechner handeln. Dieser technologische Sprung bringt diverse Vorteile mit sich wie die Integration von deutlich mehr CPU-Kernen, ein leistungsfähigeres I/O-System sowie einen erheblich schnelleren Speicher (inklusive High Bandwidth Memory).
Für das möglichst latenzfreie Verbinden der Tiles, wie Intel die einzelnen SoC-Chips nennt, kommt die Interconnect-Technik EMIB zum Einsatz. Mit Embedded Multi-Die Interconnect Bridge lassen sich mehrere Multichip-Prozessoren bereits seit 2017 auf einem einzigen Chip-Package unterbringen, ohne dass die Bandbreite oder die Latenzen darunter leiden.
Eine weitere Besonderheit von Sapphire Rapids wird der L2-Cache sein, der pro Kern 2 MByte groß sein soll. Das bedeutet für einen skalierbaren Intel Xeon Prozessor mit seinen derzeit geplanten 60 Prozessorkernen einen L2-Cache, der 100 MByte umfasst. Zusätzlich soll ein sogenannter Last Level-Cache weitere 100 MByte superschnellen L2-Speicher bereitstellen.
Darüber hinaus werden in den Intel-basierten HPC-Rechnern der Zukunft neue und verbesserte Features für noch mehr Leistung Einzug halten. Dazu gehört die Befehlssatzerweiterung Intel AMX, PCI Express 5.0, CLX 1.1 (Compute Express Link), 8 DDR5-Kanäle sowie die nächste Generation der Intel Optane Memory-Technik.
SiPearl und Intel wollen Exascale-Supercomputer ermöglichen
SiPearl und Intel haben ein gemeinsames Ziel: europäische Supercomputer, die in Exascale-Dimensionen vordringen. Hierfür haben beide Unternehmen im Oktober letzten Jahres eine Zusammenarbeit vereinbart, die genau das ermöglichen soll: superschnelle HPC-Rechner, und das primär auf europäischem Boden. Hierfür wird die Kooperation beider Unternehmen von der Europäischen Union unterstützt, und das auf Basis des Forschung- und Innovationsprogramms Horizont 2020.
Die Idee dahinter ist so simpel wie komplex: Auf Basis des SiPearl-Prozessors Rhea und der Intel-GPU-Lösung Ponte Vecchio sollen Supercomputer entstehen, die eine Rechenleistung im Exascale-Bereich liefern. Für eine bestmögliche Ausschöpfung dieser enormen Rechenpower plant SiPearl, die Entwicklerumgebung oneAPI für den Rhea-Prozessor zu portieren und zu optimieren.
Damit lassen sich HPC-Anwendungen für die unterschiedlichsten Workloads programmieren, und das auf einer geneinsamen Codebasis. Darüber hinaus werden SiPearl und Intel von Anfang an auf den CLX-Standard setzen. Damit sind ultraschnelle Verbindungen zwischen Prozessor und Speicher von bis zu 32 GT/s (Gigatransfers pro Sekunde) möglich.
Im SuperMUC-NG kommen Intel Xeon CPUs der 4. Generation und Intel Ponte Vecchio zum Einsatz
Neben den gemeinsamen Plänen von SiPearl und Intel für europäische HPC-Supercomputer machen sich auch bereits bestehende Supercomputing-Cluster wie das LRZ Garching bei München weitreichende Gedanken zu möglichen Einsatzszenarien rund um die 4. Generation des skalierbaren Intel Xeon Prozessors. So vermeldete der Intel HPC-Experte Jean-Laurent Philippe bereits im letzten Jahr die Zusammenarbeit mit dem Leibniz Supercomputing Centre, und das in Sachen SuperMUC-NG und dessen Verbesserung seiner KI-Fähigkeiten.
Hierfür setzt das LRZ auf Lenovo-Rechner vom Typ SD650-I v3, in dem 240 Xeon-basierte Compute-Nodes für eine enorme Rechenleistung sorgen und so energieeffizient wie möglich operieren sollen. Unterstützt wird diese nächste Ausbaustufe des SuperMUC-NG von schnellen Speicherkomponenten mit 1 Petabyte Speicherplatz, die auf der DAOS-Technik basieren (Distributed Asynchronous Object Storage).
Zusätzlich kommt im Supercomputer des LRZ Intels GPU-Technik „Ponte Vecchio“ zum Einsatz, die auf der Xe-HPC-Mikroarchitektur basiert und die für noch schnellere und bessere KI-Trainingsergebnisse sorgen soll.
Für mehr Infos zum 4. Gen Intel Xeon Prozessor anmelden
Die Anmeldung für die digitale Ausgabe der Intel-Lounge während der ISC 2022 findet über die entsprechende Seite per Mausklick statt. Und für alle, die lieber nach Hamburg fahren möchten, ist die Anmeldung für die ISC High Performance 2022 ebenfalls per Mausklick möglich.
Disclaimer: Für das Verfassen und Veröffentlichen dieses Blogbeitrags hat mich die Firma Intel beauftragt. Bei der Ausgestaltung der Inhalte hatte ich nahezu freie Hand.