Cray presenta una nueva tecnología de enfriamiento para la era de petascale - Calendae | Informática, Electrónica, CMS, Ciberseguridad

Cray presenta una nueva tecnología de enfriamiento para la era de petascale

Hola, un placer verte por aquí. Te habla Simón Sánchez y hoy te voy a contar sobre Cray presenta una nueva tecnología de enfriamiento para la era de petascale

Cray, conocido por su potencia y capacidad de empaquetado desde 1976, cuando Seymour Cray dobló el Cray-1 en forma de «C», está presentando una tecnología de enfriamiento de la era de petascala que dice es más de 10 veces más eficiente que Serpentines de agua del mismo tamaño. Steve Scott, director de tecnología de Cray, analiza esta innovación y la empresa que era verde antes de que lo verde fuera genial.

Calendae: ¿Cuál es la nueva tecnología de enfriamiento de Cray?

Scott: Lo llamamos tecnología ECOphlex. La parte «phlex» se refiere a más cosas. En primer lugar, la infraestructura del gabinete puede utilizar la refrigeración por aire vertical de alta eficiencia de Cray o nuestra nueva tecnología de refrigeración por cambio de fase que convierte un refrigerante inerte, R134a, de líquido a gas. La otra flexibilidad es que los sistemas refrigerados por líquido pueden usar varias temperaturas del agua del centro de datos enfriada o no enfriada para extraer calor del subsistema R134a y adaptarse a las condiciones cambiantes del centro de datos. El serpentín de cambio de fase es más de 10 veces más eficiente para eliminar el calor de los gabinetes de procesamiento que un serpentín de agua de tamaño similar, por lo que el sistema de enfriamiento interno es mucho más pequeño y liviano de lo que sería con serpentines de agua . El agua se usa solo en intercambiadores de calor externos.

La tecnología ECOphlex es la primera de las tecnologías Cray «Baker» que estamos introduciendo. Comenzaremos a usarlo cuando enviemos el sistema de petaescala Cray XT5 a Oak Ridge a finales de este año. Después de eso, todos los sistemas Cray XT5 se enviarán con la funcionalidad ECOphlex en el nuevo gabinete de alta eficiencia.

Calendae: A medida que aumentan el tamaño y la densidad del sistema, la refrigeración líquida está en los titulares como si fuera algo nuevo, pero Cray ha estado en eso durante mucho tiempo.

Scott: Hemos implementado seis tipos diferentes de refrigeración líquida desde 1976, junto con múltiples implementaciones de refrigeración por aire. El Cray-1 utilizó freón con placas de cobre frías. Luego pasamos a la inmersión en flúor, las placas frías inertes con flúor, la refrigeración por tapón de agua en el MTA-2, la refrigeración por pulverización evaporativa en el X1, un radiador refrigerado por agua en el X2 y el enfriamiento por líquido. cambio de fase en la serie XT5. Hemos adquirido mucha experiencia sobre qué formas de refrigeración líquida funcionan mejor con diversas limitaciones.

Calendae: ¿Cómo se compara la refrigeración por cambio de fase con el escenario típico de agua helada que utilizan los centros de datos en la actualidad?

Scott: Por lo general, hoy en día, las computadoras ponen el calor en el aire y luego en el CRAC. [Computer Room Air Conditioner] las unidades alrededor de la periferia de la habitación necesitan eliminar el calor del aire y ponerlo en agua fría. Este método es muy ineficaz. Para un sistema de petaescala, el área ocupada por las unidades CRAC podría exceder la huella de la computadora, y esto también desperdiciaría mucha energía. El nuevo esquema de enfriamiento de Cray coloca calor en una corriente de refrigerante dentro del bastidor y luego lo envía a una unidad de bombeo de densidad extrema que transfiere el calor de manera eficiente al agua enfriada del edificio. Entonces, todavía usa agua fría, pero es mucho menos extensa y no interfiere en los componentes computacionales del sistema.

La tecnología ECOphlex está diseñada para ser «neutra al aire ambiente» dentro de más o menos 10%. Hemos demostrado la capacidad de eliminar hasta 100 kilovatios de un solo gabinete. Una instalación típica debe configurarse con algunas unidades CRAC para el control de la humedad o para gestionar algunas fugas de otros dispositivos. La tecnología ECOphlex requiere solo un pequeño delta de temperatura en el suministro de agua, por lo que en climas más fríos o donde los centros de datos pueden operar en temperaturas ambientales más cálidas, existe la posibilidad de eliminar por completo la necesidad de costosos enfriadores de agua.

Otro beneficio es que, dado que ECOphlex utiliza un refrigerante inerte, no tiene que preocuparse por las fugas de agua o la condensación que podrían dañar los componentes electrónicos. Como sabe, esto puede ser un problema importante con las tecnologías intrusivas de enfriamiento por agua que acercan el enfriamiento por agua a los componentes de la computadora que generan calor.

Calendae: los proveedores de HPC han estado trabajando para mejorar la densidad del sistema y las capacidades de energía y enfriamiento desde el comienzo de la era de la supercomputación. ¿Qué ha cambiado últimamente?

Scott: La supercomputación comenzó en una era de electricidad barata. Cuando Seymour Cray dobló el Cray-1 en forma de «C» y lo enfrió con freón y placas de cobre frío, el objetivo era mejorar el rendimiento. Hoy, cuando Cray y otros proveedores de HPC mejoran las densidades y las tecnologías de energía y enfriamiento, no es solo por el rendimiento. También lo es por motivos medioambientales. Estamos tratando de ayudar a los clientes a ahorrar en costos de energía y espacio de instalaciones muy costosos.

Calendae: ¿Qué ocurre con otros enfoques para reducir el consumo de energía y la generación de calor, como el uso de aceleradores o procesadores de bajo consumo?

Scott: Hay dos enfoques básicos. En el primero, reduce el voltaje y la frecuencia de los procesadores individuales, luego lo compensa utilizando múltiples procesadores en un sistema. Los procesadores de múltiples núcleos incorporan este enfoque en una medida moderada, y algunos proyectos especiales lo han llevado aún más lejos. La principal preocupación aquí es que este enfoque agrava el problema de escala. El muro de la memoria empeora, hay más contención de la memoria, los códigos tienen que ser más paralelos, la relación entre comunicación y computación empeora y hay que depender más de la ubicación. Este enfoque funciona bien para aplicaciones altamente localizadas y particionadas. Sin embargo, cuanto más impulse este concepto, mayor será el potencial de ahorro de energía que tiene para ciertos códigos, pero más especial se vuelve la máquina.

Otra alternativa es diseñar procesadores que tengan mucho menos control de sobrecarga y utilicen más área de silicio para realizar cálculos. Los procesadores de flujo continuo, los procesadores vectoriales y los FPGA son ejemplos de este enfoque, que puede conducir a procesadores únicos mucho más rápidos para los tipos de código correctos, lo que alivia la necesidad de una mayor escalabilidad. Esta técnica se puede utilizar en menor medida en microprocesadores escalares tradicionales. Las instrucciones SSE, por ejemplo, son esencialmente instrucciones vectoriales que pueden aumentar el rendimiento máximo sin un aumento correspondiente en la complejidad del control. Además de todo esto, también se pueden implementar mecanismos de administración de energía adaptables para reducir el consumo de energía inactivo o cambiando el tamaño de los bloques lógicos seleccionados en el procesador. Los proveedores de microprocesadores tienen una gran razón para reducir su consumo de energía porque afecta a todo su mercado, no solo al segmento relativamente pequeño de HPC.

Calendae: ¿Qué técnicas crees que son las más prometedoras?

Scott: No creo que haya una respuesta correcta. En última instancia, lo importante es adaptar las capacidades de la máquina a las necesidades de la aplicación. La variedad de aplicaciones requiere una variedad de soluciones, cada una optimizada para el equilibrio correcto del sistema. Esto conducirá a una mayor eficiencia de rendimiento y eficiencia energética. Lo que no desea hacer es comprometer el rendimiento de la aplicación. En última instancia, lo que importa son los vatios para un rendimiento sostenido, no los vatios para un rendimiento máximo.

Calendae: ¿Hay otros aspectos importantes de Green HPC?

Scott: Sí. Otra dimensión muy importante es la eliminación de equipos, incluso si no reciben la misma atención que la energía y la refrigeración. En muchos casos, comprar una nueva supercomputadora hoy requiere una actualización de la carretilla elevadora con gabinete. Esto es cierto para algunos de los sistemas más eficientes de la lista Green500, que solo analiza los kilovatios por flop. Reciclar los gabinetes cada dos o tres años, o transportarlos a vertederos, no es muy amigable con el medio ambiente y puede costarle al cliente dinero extra tanto para la compra inicial como para la eliminación del sistema. Cray ha utilizado gabinetes multigeneracionales con nuestra serie XT y muchos de nuestros clientes ya han realizado dos o tres actualizaciones de procesador en los mismos gabinetes. Nuestro nuevo gabinete de alta eficiencia continúa con esta práctica.

Otro factor importante es la eficiencia energética dentro del gabinete. Desde el Cray XT3, hemos utilizado un solo turboventilador axial en nuestros gabinetes. Es mucho más eficiente que una gran colección de ventiladores menos potentes y el intervalo de mantenimiento es de siete años y medio, en comparación con unos pocos meses con ventiladores pequeños.

También utilizamos rectificación de potencia CA / CC con una clasificación de eficiencia superior al 90%. Hay mucha menos pérdida de energía con estas fuentes de alimentación y pueden admitir procesadores de alta potencia.

Calendae: ¿Algún pensamiento de despedida?

Scott: Justo cuando la comunidad de HPC comienza a entrar en la era de la computación a petaescala, el desafío de enfriar sistemas a gran escala y pagar los costos de energía aumenta muy rápidamente. Cray y todos los demás proveedores que atienden este mercado deberán impulsar la innovación ecológica al máximo para mantenerse al día con esta curva de clientes. Somos afortunados en Cray de tener una larga historia de innovación en las industrias de energía, enfriamiento y empaque y estamos comprometidos a hacer lo que sea necesario, en enfriamiento y otras áreas, para permitir que nuestros clientes logren capacidades de procesamiento a petaescala. incurrido.

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