Intel Ponte Vecchio oraz Sapphire Rapids - nowe rozwiązania dla rynku HPC podczas ISC High Performance 2021

Intel w tym roku zaprezentował już procesory 11 generacji dla desktopów (Rocket Lake) oraz laptopów (Tiger Lake-H), a także serwerowe układy Ice Lake-SP. Dla firmy bardzo ważnym rynkiem pozostaje także HPC, gdzie wykorzystywane są wydajne podzespoły do skomplikowanych obliczeń, często ściśle związanych ze sztuczną inteligencją. Właśnie odbywa się kolejna edycja konferencji (tym razem w formie wirtualnej) ISC High Performance 2021, której założeniem jest prezentacja najnowszych rozwiązań dla rynku HPC. Kilka godzin temu pisaliśmy o zapowiedzi firmy NVIDIA dotyczącej akceleratora A100 w wersji PCIe z 80 GB pamięci HBM2e. Na konferencji ISC 2021, swoją obecność pokazała również firma Intel. Producent potwierdził, nad czym obecnie pracuje.

Firma Intel bierze udział w konferencji ISC High Performance 2021. Podczas wydarzenia producent omówił plany związane z akceleratorami Ponte Vecchio oraz serwerowymi procesorami Sapphire Rapids dla HPC.

Intel Sapphire Rapids - Nowe procesory HEDT i następcy Xeon Scalable oparte zostaną jednak na architekturze Golden Cove

Swoją prezentację firma Intel rozpoczęła od przypomnienia najważniejszych atutów procesorów Xeon Scalable 3 generacji, oparte na architekturze Sunny Cove (Ice Lake-SP) oraz 10 nm procesie technologicznym. Producent podkreśla, że każdy socket wspiera do 6 TB pamięci RAM oraz 8-kanałowy kontroler DDR4 3200 MHz. Procesory Intel Ice Lake-SP posiadają także zauważalnie większe zaplecze zabezpieczeń w porównaniu do poprzednich generacji, a samo IPC rdzenia Sunny Cove zwiększyło się o maksymalnie 20%. Producent jednak zamierza wprowadzić wkrótce na rynek jeszcze wydajniejsze i lepsze podzespoły, czego dowodzi w kolejnych zapowiedziach.

Intel Alder Lake, Sapphire Rapids oraz GPU Ponte Vecchio - najnowsze technologie firmy zostaną pokazane na Hot Chips

Po pierwsze, Intel przypomina o trwających pracach nad akceleratorem graficznym Ponte Vecchio, bazującym na architekturze Xe-HPC. Firma potwierdza, że układ działa i obecnie trwa proces walidacji. W przypadku konsumenckich układów Xe-HPG (DG2), obecnie trwają testy próbek inżynieryjnych. Kolejnym produktem, na którym Intel bardzo mocno się skupia to serwerowe procesory Xeon z rodziny Sapphire Rapids. Nadchodzące układy przyniosą kolejną mikroarchitekturę - Golden Cove, a także proces technologiczny Enhanced 10 nm SuperFin. Ponadto procesory Sapphire Rapids zaoferują dużo wyższą wydajność w zadaniach opartych na algorytmach sztucznej inteligencji (Intel DL Boost, Intel Deep Learning Boost), do którego wykorzystane zostaną rozszerzenia x86 Intel Advanced Matrix Extensions. Obecne generacje procesorów Xeon Scalable wykorzystują dwa rodzaje instrukcji do przyspieszania obliczeń związanych ze sztuczną inteligencją: AVX512_VNNI oraz AVX512_B16. Oba wspomniane rozszerzenia bazującą na instrukcjach AVX-512, podczas gdy AMX (Advanced Matrix Extensions) to samodzielne rozszerzenie z własną pamięcią oraz operacjami.

Intel Ponte Vecchio tworzony jest jako moduł OAM. Akcelerator z ogromnym poborem energii i chłodzeniem cieczą

Instrukcje typu Advanced Matrix Extensions, wprowadzają zupełnie nowy plik rejestru macierzowego z ośmioma rejestrami tensorowymi (macierzowymi), które nazywane są także kafelkami (tiles). Instrukcje AMX są zsynchronizowane w strumieniu instrukcji z operacjami ładowania/przechowywania pamięci dzięki kafelkom, które są spójne z dostępem do pamięci hosta. Podobnie jak inne rozszerzenia, AMX może być przeplatany innym kodem x86, a także innymi rozszerzeniami, takimi jak przykładowo AVX-512. Plik rejestrów macierzy składa się z ośmiu kafelek (tiles), gdzie każda płytka ma następujące nazwy: TMM0, TMM1, TMM2, TMM3, TMM4, TMM5, TMM6 oraz TMM7. Każdy z omawianych kafelków ma maksymalny rozmiar 16 wierszy na 64-bajtowe kolumny, co daje łączną pojemność 1 KB na rejestr oraz 8 KB dla całego pliku rejestru. Poprzez rejestr kontrolny płytek (TILECFG), programista jest w stanie skonfigurować rozmiar tych płytek (w kategoriach wierszy oraz bajtów na wiersz). Dzięki wykorzystaniu instrukcji AMX, obliczenia związane z głębokim uczeniem mają być zauważalnie szybsze w porównaniu do obecnych procesorów Intel Xeon.

Oprócz sprzętowej akceleracji dla obliczeń AI, procesory serwerowe Intel Sapphire Rapids zaoferują także inne nowości. Przede wszystkim wsparcie dla pamięci DDR5, interfejsu PCIe 5.0 oraz będą oferować natywną obsługę standardu Compute Express Link (CXL). Omawiana technologia pozwala procesorom oraz innym układom tj. SoC, GPU oraz FPGA komunikować się bezpośrednio ze sobą, a także koordynować proces współdzielenia pamięci. Jedną z najważniejszych funkcjonalności Compute Express Linku jest transmitowanie danych w trybie asynchronicznym. Będą to także pierwsze procesory firmy, wyposażone w pamięć HBM2e o wysokiej przepustowości - na każdy socket będzie to 64 GB o przepustowości 1 TB/s. Nie zabraknie także jeszcze bardziej złożonych zabezpieczeń dla klientów korporacyjnych. Niestety nadal nie wiemy, kiedy dokładnie zadebiutują procesory Intel Sapphire Rapids - docelowa, planowana data premiery to w dalszym ciągu 2021 rok.