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DARPA pone en marcha el omnipresente programa HPC

Hola, ¿qué tal colega?. En el teclado Simón Sánchez y en esta ocasión vamos a hablar sobre DARPA pone en marcha el omnipresente programa HPC

La Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa de los Estados Unidos (DARPA) ha seleccionado cuatro «ejecutores» para desarrollar sistemas prototipo para su programa de Computación de Alto Rendimiento Ubicuo (UHPC). De acuerdo a un presione soltar lanzado el 6 de agosto, las organizaciones incluyen Intel, NVIDIA, MIT y Sandia National Laboratory. Georgia Tech también fue seleccionada para liderar un equipo de evaluación de los sistemas en desarrollo. Se espera que los primeros sistemas prototipo UHPC se completen en 2018.

El principal objetivo de la UHPC es, en palabras de la misión del programa, «reinventar la computadora». Por supuesto, casi todos los programas informáticos de DARPA afirman hacer esto, de una forma u otra. Así que esto es lo habitual para la agencia de investigación líder del Departamento de Defensa.

DARPA ha denominado la arquitectura prevista para la supercomputación «ExtremeScale» y uno de los principales objetivos del programa es el desarrollo de arquitecturas de petaescala y exaescala densas y energéticamente eficientes. En particular, los sistemas UHPC deberán entregar un petaflop Linpack de alto rendimiento (HPL) en un solo gabinete y lograr una eficiencia energética de al menos 50 gigaflops / vatio. En comparación, las supercomputadoras más eficientes de hoy, según el Lista Green500, se basan en la tecnología de procesador Cell de IBM y ofrecen menos de 1 gigaflop / vatio. Por lo tanto, estas máquinas ExtremeScale deberán ser del orden de 100 veces más eficientes que las supercomputadoras actuales.

Ah, y las máquinas deben ser fáciles de programar. En otras palabras, el diseño del sistema y el software que lo acompaña deberían permitir que los desarrolladores de aplicaciones se liberen de la gestión de la funcionalidad de hardware de bajo nivel o la programación explícita para la localidad y concurrencia de datos. De hecho, el programador debería incluso poder implementar el paralelismo sin utilizar MPI o cualquier otro mecanismo basado en la comunicación. Además, el sistema operativo de estas máquinas debe ser «autoconsciente» para que pueda gestionar de forma dinámica el rendimiento, la fiabilidad y los recursos del sistema.

Dado que esto está bajo DARPA, las aplicaciones con las que se ocupa UHPC son todas cargas de trabajo HPC de tipo DoD. Estos incluyen el procesamiento de grandes cantidades de datos de sensores de transmisión, el manejo de grandes problemas informáticos basados ​​en gráficos y la resolución de problemas de toma de decisiones. Otros dos tipos de problemas de destino, tomados de otras aplicaciones del Departamento de Defensa, deben seleccionarse más adelante. Por supuesto, estos sistemas también serán aplicables a muchas aplicaciones de tipo HPC en la investigación y la industria.

El anuncio de DARPA el viernes pasado (6 de agosto) fue bastante breve, especificando solo las cinco organizaciones que fueron seleccionadas. Al momento de escribir este artículo, solo NVIDIA ha publicado un anuncio público reconociendo la victoria de DARPA. No está claro si se nombrarán ganadores adicionales en una fecha posterior.

Por su parte, NVIDIA está colaborando con Cray, Oak Ridge National Laboratory y seis universidades anónimas para diseñar su prototipo ExtremeScale. La troika NVIDIA-Cray-ORNL es natural para este proyecto. Cuando se presentó la GPU Fermi en septiembre pasado, Oak Ridge anunció planes para una supercomputadora multi-petaflop basada en la última GPU de NVIDIA. Aunque no se indica explícitamente, la máquina ORNL probablemente será un sistema Cray, dada la propensión del laboratorio del DOE a comprarles equipos de supercomputación. Por supuesto, cuando se produzca el primer sistema prototipo ExtremeScale, es de suponer que NVIDIA estará unas pocas generaciones más allá de sus GPU de clase Fermi, y en 2018 incluso puede ofrecer algún tipo de procesador CPU-GPU integrado, una arquitectura Fusion de AMD. El entorno de desarrollo de software CUDA de NVIDIA también habrá experimentado varias iteraciones de mejoras en ese momento.

Como la única otra empresa comercial galardonada con UHPC, Intel tiene algunas opciones para ejercitar cuando se trata de arquitectura de procesador. Pero con el reciente resurgimiento de Larrabee, ahora conocido como el procesador Many Integrated Core (MIC), es casi seguro que Intel buscará esta arquitectura para lograr el nivel de eficiencia energética requerido por el programa UHPC. La experiencia del fabricante de chips con herramientas de desarrollo de programación paralela (lenguaje Ct, Threading Building Blocks, Parallel Studio, etc.) también puede ayudar a abordar el aspecto de la facilidad de programación para estos sistemas.

Curiosamente, las dos empresas que recibieron el dinero de UHPC eran proveedores de chips con una buena base de software paralelo. Compare eso con AMD (asumiendo que ofertan por el trabajo UHPC), que tiene un buen historial de rendimiento / vatios con su arquitectura Fusion CPU-GPU, pero no una infraestructura de software bien definida para respaldo. Es aún más interesante que NVIDIA ahora esté ganando este tipo de respeto por parte de la comunidad de investigación de HPC. Hasta hace cinco años, nadie hubiera pensado que el fabricante de GPU estaba a la vanguardia de la supercomputación.

Como uno de los desarrolladores de sistemas ExtremeScale, NVIDIA recibirá $ 25 millones distribuidos durante los próximos cuatro años (dos fases de investigación de 24 meses). Este esfuerzo producirá un diseño preliminar. Las siguientes dos fases, cuando se desarrollen los prototipos reales, se iniciarán bajo una solicitud separada y se pueden asignar a equipos distintos de los seleccionados para las dos primeras fases.

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