Akcelerator graficzny Nvidia Tesla K20X dla superkomputerów - oficjalna premiera

Pierwsze informacje odnośnie akceleratora graficznego Nvidia Tesla K20 pojawiły się na majowej konferencji GPU Technology Conference w San Jose. Karta ta została wyposażona w rdzeń Kepler GK110, który składa się z 15 bloków SMX ze 192 rdzeniami CUDA każdy oraz sześciu kontrolerów pamięci GDDR5 o szerokości 64-bitów - łącznie w układzie znajduje się więc 2880 rdzeni CUDA i 384-bitowy kontroler pamięci GDDR5. Finalna konstrukcja ma jednak aktywne jednak tylko 13 bloków SMX (2496 rdzeni CUDA) i 320-bitowy kontroler pamięci.

Koncern Nvidia zaprezentował jednak na konferencji SC12 Supercomputing wydajniejszą wersję akceleratora Tesla K20 z dopiskiem X. Karta ta dysponuje układem Kepler GK110 z 2688 rdzeniami CUDA (14 bloków SMX) i 6 GB pamięci GDDR5 o 384-bitowym interfejsie. Jej taktowania wynoszą 735 MHz dla procesora graficznego i 2600 MHz dla pamięci, co przekłada się na 3,95 TFLOPSa wydajności szczytowej w operacjach na liczbach zmiennoprzecinkowych z zastosowaniem pojedynczej precyzji i 1,31 TFLOPSa z podwójną precyzją oraz przepustowość pamięci na poziomie 250 GB/s. Słabszy model K20 osiąga o odpowiednio 0,43 TFLOPSa, 0,14 TFLOPSa i 42 GB/s mniejszą wydajność.

„Dzięki architekturze procesorów graficznych Nvidia możemy znacznie przyspieszyć symulacje w wielu dziedzinach nauki, w tym w badaniach klimatycznych, sejsmicznych, astrofizycznych, mechaniki płynów, materiałoznawstwa i biofizyki molekularnej”, powiedział dr Thomas Schulthess, profesor fizyki obliczeniowej Politechniki Federalnej w Zurychu oraz dyrektor Szwajcarskiego Narodowego Centrum Superkomputerowego. „W porównaniu z poprzednią architekturą Fermi firmy Nvidia, rodzina akceleratorów K20 to znaczny skok w dziedzinie obliczeń. Nowe produkty znacznie zwiększają naszą produktywność i potencjalnie umożliwiają osiągnięcie celów, które wcześniej były niemożliwe”.

Warto również wspomnieć, iż w superkomputerze Cray Titan zastosowano 18 688 akceleratorów nie Tesla K20 (jak wcześniej informowaliśmy), a już wydajniejszych Tesla K20X. Wśród innych klientów korzystających z nowych układów znaleźli się też: Uniwersytet Clemson, Uniwersytet Indiana, Laboratorium Jeffersona (Thomas Jefferson National Accelerator Facility), Uniwersytet Nauki i Techniki Króla Abdullaha (KAUST), Narodowe Centrum Zastosowań Superkomputerowych (NCSA), Narodowa Administracja ds. Oceanów i Atmosfery (NOAA), Laboratorium Narodowe Oak Ridge (ORNL), Uniwersytet Południowej Kalifornii (USC) oraz Uniwersytet Jiao Tong w Szanghaju (SJTU).

Nowa generacja akceleratorów graficznych to także większa sprawność energetyczna umożliwiająca tworzenie bardziej ekologicznych centrów danych. Najnowszy model Tesla K20X jest trzykrotnie bardziej efektywny energetycznie od akceleratorów poprzedniej generacji i jeszcze bardziej zwiększa przewagę w sprawności nad procesorami centralnymi. Dzięki niemu superkomputer Titan osiągnął 2142,77 megaflopsów wydajności na wat, co przewyższa efektywność energetyczną najlepszego dotąd systemu na najnowszej liście najbardziej energooszczędnych superkomputerów na świecie Green500.

Rodzina akceleratorów Tesla K20 przyspiesza szeroką gamę aplikacji do obliczeń wysokowydajnych, badań naukowych, prac inżynieryjnych i zastosowań komercyjnych, a także centrów danych. Z akceleracji na procesorach graficznych korzysta obecnie ponad 200 programów, czyli 60% więcej niż w roku ubiegłym. Po dodaniu akceleratorów Tesla K20X do serwerów wyposażonych w procesory centralne Intel Sandy Bridge, wiele aplikacji przyspieszyło swoje działanie nawet ponad dziesięciokrotnie, np.:

• MATLAB (inżynieria) – 18,1-krotnie szybciej
• Chroma (fizyka) – 17,9-krotnie szybciej
• SPECFEM3D (geologia) – 10,5-krotnie szybciej
• AMBER (dynamika molekularna) – 8,2-krotnie szybciej

Najnowsza rodzina akceleratorów Nvidia Tesla K20 jest już dostępna w sprzedaży, a znajdziemy ją w ofercie wielu wiodących producentów serwerów, w tym firm Appro, ASUS, Cray, Eurotech, Fujitsu, HP, IBM, Quanta Computer, SGI, Supermicro, T-Platforms oraz Tyan, a także od resellerów będących oficjalnymi partnerami firmy NVIDIA. Więcej informacji o tych konstrukcjach można uzyskać na konferencji SC12, która odbywa się między 12 a 15 listopada w Salt Lake City (stanowisko Nvidii nr 2217), a także na stronie internetowej producenta dotyczącej obliczeń wysokowydajnych.

Źródło: Nvidia, ComputerBase, RichReport