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HPC市场份额剖析和全球超算计划

作者:互联网

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从存储和网络细分市场来看,存储是HPC最具吸引力,也是历史上增长最快的高性能计算系统部件(CAGR 8.4%),存储占HPC支出的20%左右;每花1美元在计算上,大约就要花0.4美元在存储上。


Hyperion Research发布更新HPC市场总结和未来预测报告,前期内容参考“2020年HPC市场总结和预测报告(附下载)”,报告下载链接:2020年HPC市场总结和预测报告


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Dell EMC、IBM、HPE/Cray和DDN位列HPC存储市场前四,排名第一的Dell EMC份额占26.3%,同时也是学术科研和工业领域份额领先者;HPE/Cray排名第三,但在政府行业排名第一。


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Hyperion Research把存储厂商系统集成商、系统提供商、独立存储提供商、云厂商和客户自己提供等类型,大部分存储厂商都是系统提供商(占73.1%),如Dell EMC,IBM和HPE等;前四名中只有DDN是独立存储提供商(存储份额占10.3%)。

 

从HPC并行文件分析数据看(三年数据),NFS市场占有率最高,但在逐年迅速下滑,Lustre、Spectrum Scale/GPFS和HDFS迅速增长,Lustre市场占有率最高。GFS、Ceph和PanFS市场占有率比较低,Hyperion Research把他们放到Other中统计。


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Lustre在学术研究和政府研究中应用最多,工业制造主要采用NFS。在存储介质方面,SSD将成为主流选择;2019年从调研的站点部署来看,45%的存储容量采用SSD介质;86%的站点部署了闪存存储,其中15%的站点部署全闪存,71%混合部署,14%全HDD部署。


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在网络互连方面,Infiniband依然是主流选择,但以太网也在迅速增长;从数据看,Infiniband和以太网将是HPC网络未来2大选择;FC、Local Bus等互联技术不断萎缩。


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未来HPC网络互连除了提供高带宽外,对基于GPU或其他硬件加速的AI等应用性能优化,数据线下云上流动和边缘计算需求提出更高要求和挑战。

 

超算系统的布局也是全球行为,美国在3大超算系统(Aurora、Frontier和EI Capitan)近两年投入预算均超过18亿美元。


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Aurora:英特尔推迟推出7纳米的Ponte Vecchio GPU,计划在Aurora与英特尔Xeon CUP集成,算力>1EF。


Intel disclosed delay of 7nm Ponte Vecchio GPU, planned to be

integrated with Intel Xeon CPUs in Aurora

•>1 EF

•Compute Node (est. total 2,400 total Aurora nodes)

2 Intel Xeon scalable “Sapphire Rapids” processors; 10nm+, 8 channel

DDR5 memory, up to 48 cores (<200W)

6 Xe arch based GPUs; Unified Memory Architecture; 8 fabric endpoints

Xe arch based “Ponte Vecchio” GPU; Tile based chiplets , HBM stack,7nm production node

•CPU GPU Interconnect: CPU GPU: PCIe; GPU GPU: Xe Link

•System Interconnect: Cray Slingshot, Dragonfly topology with adaptive routing

•Network Switch: 25.6 Tb/s per switch, from 64 200 Gbs ports (25 GB/s per director)

 

Focus on Frontier (CORAL-2):美国第一个Exascale System (由于Aurora延期),第二代AI系统;


•>1.5 EF

•Compute node:

1 HPC and AI Optimized AMD EPYC CPU

4 Purpose Built AMD Radeon Instinct GPU

•CPU GPU Interconnect; AMD Infinity Fabric

Coherent memory across the node

•System Interconnect: Cray Slingshot, Multiple (Dragonfly) Slingshot NICs providing 100 GB/s network bandwidth

•Cray Shasta Architecture

•Liquid cooled with 300 kilowatts of power density per cabinet

•Total power = 40 MW (~125 racks)

 

El Capitan (CORAL-2):

 

•Compute Node:

One next generation AMD EPYC processor, codenamed Genoa featuring the Zen 4 processor core 

Four next generation Radeon Instinct GPUs based on a new compute-optimized architecture for workloads including HPC and AI

•CPU-GPU Interconnect: 3rd Gen AMD Infinity Architecture, including the 3rd Gen AMD Infinity Architecture, unified memory across the CPU and GPU

•System Interconnect: Cray Slingshot, Multiple (Dragonfly) Slingshot NICs providing 100 GB/s network bandwidth

•Cray Shasta Architecture

•Liquid cooled and have an energy budget between 30-to-40 mega watts

 

日本Fugaku超算系统在2020年6月TOP500榜单中位居榜首。基于Fujitsu A64 ARMv8.2处理器,无GPU加速,Linpack (HPL) 测试基准达 415.5 petaflops。

 

•High Performance Linpack (HPL) result of 415.5 petaflops

•Uses Fujitsu A64 ARMv8.2-A processor

48/52 compute cores with GPU-like vector extensions

4x 8 GB HBM with 1024 GB/s, on-die Tofu-D network BW (~400 Gbps)

High SVE FLOP/s (3.072 TFLOP/s)

•No GPUs

•158,976 single socket nodes

•Tofu-D bandwidth 10X total global CSP traffic

•Peak DP > 400PFs, Peak SP> 800Pf, Peak HP > 1600 Flops

•Typically 37X faster that predecessor K system on target co-design applications 

•Red Hat Enterprise Linux 8 (but Windows as well)

 

中国三个超算原型机(NUDT、Sugon和Sunway)在开发中,其中一个或多个原型可能被选择为充分生产。


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欧洲EuroHPC项目于2018年启动,欧盟32个参与国开发欧盟范围内高性能计算系统,选择芬兰卡贾尼,西班牙巴塞罗那和意大利博洛尼亚,投资6.5亿欧元实施150,200Pflops系统,投资1.8亿欧元建设中规模HPC系统(~4Pflops)


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标签:存储,Interconnect,Aurora,Cray,剖析,HPC,GPU,超算
来源: https://blog.51cto.com/u_15127547/2701448