擬議的超級計算機將比Cray1快六十億次

2021年，阿貢國家實驗室將部署一個價值5億美元的超級計算機。該實驗室已經(jīng)針對各種工程應(yīng)用。由Cray Inc.和英特爾公司開發(fā)的令人驚嘆的快速計算機可能有助于解決一些世界上最難以理解的科學(xué)和工程問題，從宇宙的起源到廉價的高能電動汽車電池的開發(fā)。這臺名為Aurora的機器將不同于任何曾經(jīng)構(gòu)建過的計算機。以每秒五分計算運行，它比現(xiàn)在最快的超級計算機快五到十倍。它將花費超過5億美元，使用超過200,000個處理器核心，燃燒多兆瓦的功率，并且計算速度比Cray-1快60億倍 - 這是40年前在地圖上實現(xiàn)超級計算的機器。“這是一個計算機柜的籃球場，每一個都在高性能網(wǎng)絡(luò)中互相連接，每秒進(jìn)行10億次操作，”Cray公司首席執(zhí)行官Peter Ungaro告訴Design News。

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值得注意的是，Aurora的強大技術(shù)不僅適用于大型科學(xué)建模項目，如氣候變化研究，也適用于工程應(yīng)用。阿貢國家實驗室將于2021年交付該機器，并計劃在純科學(xué)領(lǐng)域之外進(jìn)行。那里的研究人員預(yù)見它將用于汽車和飛機的計算流體動力學(xué)分析，EV電池新材料的開發(fā)，自動駕駛汽車的仿真，電子行業(yè)未來CMOS芯片的創(chuàng)建以及無數(shù)其他應(yīng)用。被稱為“開放式用戶設(shè)施”的Argonne希望將部分機器的數(shù)字運算功能分配給許多商業(yè)工程問題，滿足大型計算需求

此外，從Aurora出現(xiàn)的技術(shù)將滲透到他們自己站點的企業(yè)用戶。冰箱大小的計算機柜--Aurora將使用其中的200個 - 將單獨購買。“這對于用商品技術(shù)建造這樣的機器的興奮很大，”Ungaro說。“這些是普通工程師利用的非常好的通用機器。”

Exascale計算

Argonne Labs將Aurora的驚人計算能力稱為“exascale”計算 - 這意味著它每秒將進(jìn)行1018次計算。從正確的角度來看，一個人每秒一次將1 + 1 + 1加入手持計算器，沒有時間吃飯或睡覺，需要31.7萬億年才能完成Aurora將在一秒內(nèi)完成的工作。計算速度將比現(xiàn)在最快的超級計算機 -田納西州橡樹嶺國家實驗室的Summit機器快5到10倍。

這些功能被認(rèn)為是解決極大計算問題所必需的，其中許多計算問題需要大量數(shù)據(jù)點。“在這些問題中發(fā)生的化學(xué)和物理學(xué)的類型如此精細(xì)，并且具有如此高的計算需求，如果沒有億億次級計算機，我們就無法做到這一點，”科學(xué)主任凱瑟琳·萊利指出。為Argonne Labs的領(lǐng)導(dǎo)計算設(shè)施。“這將有助于我們提出比我們能夠提出的更多實質(zhì)性問題，即使是在峰會上。”

問這些問題的能力在很大程度上取決于機器的處理器，這些處理器將來自英特爾公司。英特爾將提供未指定數(shù)量的下一代Xeon可擴(kuò)展處理器，以及Xe計算架構(gòu)，下一代Optane DC持久存儲器，以及英特爾的One API軟件。

機器的構(gòu)造與過去的超級計算有所不同，當(dāng)時像Cray Research這樣的公司將從頭到尾設(shè)計和制造定制的超級計算機。Cray的傳奇創(chuàng)始人Seymour Cray因其從布爾邏輯的編寫到處理器開發(fā)再到冷卻系統(tǒng)構(gòu)建的能力而廣為人知。Cray-1在1976年以每秒1.67億次浮點運算的最高速度改變了行業(yè)，使用了一個3英尺×5英尺的處理器，其中包含25英里的布線。整個機器都裝在一個大型半圓形沙發(fā)的墊子下面。

相比之下，Aurora機器將呼吁Cray，Inc。發(fā)揮完全不同的作用。Cray本質(zhì)上將提供基礎(chǔ)設(shè)施 - 代號為Shasta的下一代超級計算機體系結(jié)構(gòu)，代號為Slingshot的可擴(kuò)展互連系統(tǒng)，以及編程環(huán)境，包括編譯器，庫和工具。它還將提供200個冰箱大小的機柜，每個機柜大約4英尺寬，5英尺深，以容納計算組件。

然而，Ungaro表示，Cray在Aurora的開發(fā)角色要求它作為高速計算機械的端到端構(gòu)建者的根基。“我們的重點與Seymour Cray當(dāng)天所做的非常相似，”他告訴我們。“我們弄清楚你需要哪些組件來克服(計算)瓶頸，我們就是這樣做的。”

用戶排隊

Aurora的設(shè)計和施工現(xiàn)在在多個地方進(jìn)行。英特爾正在加利福尼亞州圣克拉拉市開發(fā)處理器和軟件，而Cray正在西雅圖，明尼阿波利斯，圣何塞，奧斯汀以及威斯康星州奇普瓦瀑布的舊研究中心工作。在2021年，英特爾和Cray將指派工程師支持在芝加哥附近的阿貢實驗室部署Aurora。

阿貢科學(xué)家表示，他們已經(jīng)有大大小小的項目，排在奧羅拉上線的那一天。“我們有針對Aurora的項目，從真正的大型模擬到數(shù)百萬小型模擬，”Riley說。

其中最重要的是電動車電池研究，由Argonne電池工程師完成。“這是我們期望Aurora非常強大的地方之一，”萊利告訴我們。“Aurora讓您可以探索，甚至可以探索可能具有更好電池設(shè)計屬性的材料。”

Argonne表示，具有大量計算需求的工程團(tuán)隊可以在實驗室網(wǎng)站上申請Aurora的時間。對于要求機器的5%或10%的大量時間分配，工程團(tuán)隊需要經(jīng)歷同行評審過程。