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Qué significan Power8 y OpenPOWER para HPC

Hola, un placer verte por aquí. Te escribe Simón Sánchez y esta vez vamos a hablar sobre Qué significan Power8 y OpenPOWER para HPC

IBM está haciendo un gran revuelo en la computación híbrida, tratando de combinar sus procesadores POWER8 con varios tipos de aceleradores y redes de alta velocidad, y abriendo su chip y software de sistema a través de OpenPOWER Foundation. En la Cumbre de Innovación Abierta de San Francisco de hoy, IBM y sus socios fundadores hablaron sobre cómo su colaboración proporcionaría máquinas mejor ajustadas para aplicaciones web de hiperescala y análisis de datos, pero sin duda las mismas tecnologías también se implementarán en entornos tradicionales. de la supercomputación.

Se podría argumentar que lo que IBM está tratando de lograr con OpenPOWER Foundation de una manera abierta con muchos socios arriba y abajo de las pilas de hardware y software se basa en las ideas que probó hace muchos años en la clase de petascale x86 «Roadrunner»: Sistema de células híbridas en el Laboratorio Nacional de Los Alamos. Este fue el primer sistema acelerado a gran escala, e IBM busca hacer que lo que era exótico con Roadrunner hace seis años sea más fácil de hacer hoy y algo más normal en los próximos años.

En la Cumbre de Innovación Abierta de San Francisco, organizada conjuntamente por IBM y la Fundación OpenPOWER, Tom Rosamilia (izquierda) y Doug Balog (derecha), gerente general de IBM Power Systems, revelaron los sistemas POWER8 de la compañía. (Crédito de la foto: Monica Davey / Feature Photo Service para IBM)

El chip POWER8 presentado hoy en día es mucho más que aumentar la cantidad de núcleos en un 50% y aumentar el rendimiento por socket del orden de 2x a 2.5x para varias cargas de trabajo en comparación con los procesadores POWER7. IBM quiere que todo tipo de aceleradores se conecten muy estrechamente con los procesadores POWER8, y los clústeres de escalamiento horizontal basados ​​en estos chips tienen el tipo correcto de aceleración, ya sea una GPU, FPGA, DSP o algún otro componente. – necesarios para sus trabajos particulares.

«La forma en que me gusta pensar es que con el procesador POWER8, hemos creado una autopista supercarril, y ahora necesitamos autos que nos conduzcan», explicó Doug Balog, gerente general de la división Power Systems de IBM, en la cumbre cuando anunció los nuevos sistemas basados ​​en POWER8 de IBM. “Vehículos muy rápidos y muy eficientes. Esta es esa interfaz abierta que permite que el acelerador se conecte al sistema POWER. «

Una de las interfaces que estarán disponibles para conectar aceleradores a procesadores POWER8 es la Interfaz de Procesador Acelerador Coherente de IBM, o CAPI para abreviar. Esta es una superposición en la parte superior de los controladores PCI-Express 3.0 en el chip POWER8 que permitirá una conexión de alta velocidad entre la CPU y los aceleradores y, lo que es más importante, presentará el espacio de memoria virtual compartido con las aplicaciones a través de la memoria adjunta a la CPU y cualquier memoria conectada al acelerador. Mover datos de un lado a otro entre la memoria de la CPU y la memoria del acelerador es una barrera importante para el rendimiento en las máquinas aceleradas, por lo que es importante hacer que toda la memoria sea direccionable para todos los componentes informáticos.

Independientemente del esfuerzo CAPI de IBM, pero alineándose bien con él, NVIDIA ha ajustado su propia interconexión NVLink, que se utilizará para conectar sus GPU Tesla a los procesadores POWER8 (y posiblemente a otros) y entre sí. Sumit Gupta, gerente general de la unidad de Negocios de Computación Acelerada de GPU Tesla en NVIDIA, dijo que NVLink se incorporaría a un futuro procesador IBM POWER y recordó a todos que la interconexión era parte de la generación de GPU «Pascal» de NVIDIA. programado para 2016 más o menos. NVIDIA también está otorgando licencias de la tecnología detrás de NVLink a miembros de OpenPOWER Foundation, dijo Gupta, y agregó que las dos compañías han estado trabajando mientras tanto en la aceleración de aplicaciones que combinan POWER y Tesla Compute. En el cuarto trimestre de este año, dijo Gupta, NVIDIA brindará soporte completo para su entorno de desarrollo CUDA para CPU-GPU híbridas en procesadores POWER y, de hecho, IBM también comenzará a distribuir sistemas POWER8 que incluyen coprocesadores Tesla GPU.

«Al final del día, el sistema es tan bueno como el software que se beneficia de él», explicó Gupta, «por lo que el enfoque futuro y a largo plazo estará en el software».

IBM está trabajando con los fabricantes de FPGA Xilinx y Altera para mostrar los beneficios de una configuración híbrida que se ejecuta en la interfaz CAPI, por lo que no se trata solo de la aceleración de GPU. La próxima semana en el evento Impact2014, IBM y Xilinx mostrarán una aplicación de almacenamiento de valor clave Memcached acelerada por FPGA que muestra un factor de rendimiento 35 veces mejor y una latencia de orden de magnitud menor. Una simulación de Monte Carlo ejecutada en máquinas POWER aceleradas por FPGA Altera mostrará un factor de velocidad 200 veces mayor. El fabricante de adaptadores y conmutadores de red Mellanox Technologies también está colaborando con IBM para mostrar cómo el uso de Remote Direct Memory Access (RDMA) con una aplicación de almacenamiento de valor clave diferente aumentó el rendimiento y redujo las latencias en un factor. 10 veces.

Hay una serie de otros beneficios que ofrecen los chips POWER8 además de los enlaces de alta velocidad entre procesadores y aceleradores. Los chips tienen poca memoria nativa endian y un método de acceso, que es lo que tienen los procesadores x86 y que contrasta con la clasificación big endian en la memoria. Lo importante es esto: con x86 y POWER8 que admiten memoria little endian, las aplicaciones codificadas desde sistemas x86 a sistemas POWER8 son «una recompilación, una prueba y una vez», como dijo Balog. Esto es particularmente importante para C, C ++ y Fortran y obviamente no tiene relación con lenguajes interpretados como Java.

Si bien los miembros de OpenPOWER Foundation no han declarado explícitamente que están tratando de acelerar las aplicaciones tradicionales de HPC, está claro que estas son tecnologías fundamentales que se han utilizado, a menudo primero, en los sistemas de HPC. Y no hay razón para creer que si IBM y sus amigos, incluido el gigante de los motores de búsqueda Google, idean formas más eficientes de ejecutar sistemas POWER simples y máquinas híbridas que combinan y combinan chips y aceleradores POWER, estos sistemas se escalen. no terminará en centros HPC gubernamentales y académicos. Como siempre, será cuestión de contar con máquinas adecuadas para una carga de trabajo determinada y al precio justo. Baste decir que si IBM y sus socios de OpenPOWER Foundation pueden construir un servidor a un costo lo suficientemente bajo como para atraer operadores de centros de datos de hiperescala, esto sin duda despertará el interés de los centros de HPC.

Mientras tanto, IBM ha publicado algunos detalles de las cinco nuevas máquinas que venderá basadas en procesadores POWER8. Estos se denominan POWER Systems S-Class y la «S» significa escalamiento horizontal. Dada la abrumadora adopción de Linux por parte de la comunidad HPC, las dos máquinas solo con Linux en la nueva línea son posiblemente las más apropiadas, pero una caja que tiene velocidades de reloj ligeramente más altas podría ser atractiva para los clientes de HPC dependiendo de lo que cobre IBM. para ellos.

POWER S822L es una máquina de dos zócalos que se conecta a un chasis de 2U, y es probable que las tiendas HPC miren primero. El sistema tiene espacio para dos placas de procesador, que se conectan a la placa del sistema, y ​​cada una de ellas tiene un máximo de 512 GB de memoria principal. Los clientes pueden elegir un procesador POWER8 con diez de sus doce núcleos activados y funcionando a 3,42 GHz o uno con los doce núcleos activados pero funcionando a solo 3,02 GHz. Esta máquina no es compatible con unidades SATA. barato, pero tiene espacio para una docena de unidades SAS o SSD de 2,5 pulgadas. También tiene una caja de almacenamiento con espacio para seis SSD de 1.8 pulgadas y tiene nueve ranuras PCI-Express 3.0. Esta máquina estará disponible el 10 de junio y es compatible con Red Hat Enterprise Linux 6.5, SUSE Linux Enterprise Server 11 SP3 y Canonical Ubuntu Server 14.04 LTS. También puede ejecutar el hipervisor POWERKVM, ​​una variante del hipervisor KVM que IBM creó junto con Red Hat y Canonical.

El POWER S812L viene con el mismo chasis 2U pero solo tiene un procesador en su interior (las mismas opciones que la máquina de dos sockets de arriba) y solo tiene seis ranuras para periféricos PCI-Express 3.0. Esta máquina no se enviará hasta agosto y probablemente será menos atractiva para las tiendas de HPC debido a su menor densidad de cómputo que la POWER S822L.

La tercera máquina que puede ver algunos juegos HPC es POWER S822, que puede ejecutar sistemas operativos IBM AIX 6.1 o 7.1 o RHEL 6.5 o SLES 11 SP3. (Sin embargo, no ha sido certificado para ejecutar Ubuntu Server). Este servidor puede tener una o dos tarjetas de procesador, y los clientes pueden elegir entre dos procesadores diferentes: un POWER8 de seis núcleos que suena a 3,89 GHz y una variante de diez núcleos que funciona a 3,42 GHz. Cada zócalo de esta máquina admite hasta 512 GB de memoria y tiene seis ranuras PCI con una tarjeta de procesador y nueve con dos tarjetas de procesador.

IBM dijo que un servidor POWER Systems S-Class base costaría $ 7,973, pero no dijo a qué configuración o sistema específico estaba vinculado ese costo. Se espera que Big Blue publique información sobre precios para los nuevos sistemas Clase S la próxima semana.

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