SC19: подробности об архитектуре ускорителей Intel Xe HPC

Увеличить к 2021 году производительность узла в 500 раз – именно такую амбициозную цель поставила перед собой Intel.

И добиться её она планирует с помощью ускорителей Intel Xe HPC, сочетающих в себе разнородные вычислительные блоки, память HBM2, новую шину и суперкеш Rambo.

Как и было обещано ранее, архитектура Xe (Exascale for everyone) будет универсальной, и на её основе можно будет создавать GPU любого уровня.

Правда, речь, как оказалось, шла всё-таки больше о программной совместимости на уровне драйверов и интерфейсов для сохранения наследия, оставшегося от интегрированной графики.

Ведь пользователей таких GPU миллионы и миллионы.

А вот микроархитектур для разных задач будет несколько, и их соотношение в готовых продуктах тоже будет разным.

Ускоритель Intel Xe HPC.

Для ультрабуков и мобильных устройств всё так же останется интегрированная видеокарта класса Xe LP (Low Power) с упором на энергоэффективность.

В картах среднего уровня Intel сделает акцент на графическую составляющую.

Решения класса Xe HP для дата-центров уже не имеют существенных ограничений по питанию, поэтому получат более мощные вычислительные блоки.

Наконец, карты Xe HPC, которые и были представлены сегодня, получат тысячи исполнительных блоков и будут самыми мощными во всей серии.

Ускорители Xe будут сочетать подходы SIMT и SIMD, характерные для GPU и CPU соответственно, и использовать векторные инструкции переменной длины.

Предварительные тесты показывают, что такое сочетание может дать прирост в 1,5-2,5 раза на некоторых классах задач.

Для упрощения разработки и портирования кода предлагается воспользоваться oneAPI, который также был анонсирован в рамках доклада Intel.

Для форматов INT8, Bfloat16 и FP32 будет отдельный движок Matrix Engine для параллельной обработки матриц.

Вероятно, это аналог Tensor.

Проще говоря, всё это нужно для ИИ, машинного обучения и так далее.

Но и классические для HPC вычисления двойной точности тоже не забыты.

Обещано ускорение таких операций до 40 раз на каждый исполнительный блок.

Масштабирование касается не только типов вычислительных блоков и их числа, но и доступа к памяти, который в Xe тоже кардинально переделали.

Сами блоки Xe и HBM2-память связаны посредством отдельной фабрики XEMF (XE Memory Fabric) с поддержкой когерентности.

К ней же подключаются и CPU, и GPU, и другие ускорители.

XEMF оснащена особым, сверхбыстрым и ёмким кешем Rambo Cache.

Такой подход призван устранить дисбаланс, характерный для ряда современных ускорителей, которые могут попросту не получать вовремя данные для обработки.

Конкретный размер Rambo Cache пока не уточняется, но говорится, что его объёма хватит для наиболее крупных блоков данных, которые сейчас используются при вычислениях.

Rambo Cache будет упакован с помощью Foveros, а для подключения HBM-памяти будет использоваться EMIB.

Техпроцесс, как уже было сказано много-много раз, будет 7-нм.

Итого: к 2021 году за счёт аппаратных и программных инноваций компания обещает в 500 раз повысить производительность вычислительных узлов на базе технологий Intel.