2020年11月13日 | 大内存让高性能计算更高效

2020-11-13 来源：EEWORLD

并不是每一个HPC在分析工作负载时都能很好地适应256GB甚至512 GB的内存空间，在数据集非常庞大的时候，用较大的内存空间运行会更好，而不是把它分割成小块，用相同数量的原始计算分散到各个节点上。

Lawrence Livermore国家实验室，拥有非常强大的超级计算机，他们也是HPC前500强的常客，他们正在建造一个叫做“猛犸”的内存密集型的计算机，这是由AMD、LLNL研究人员、Supermicro和Cornelis Networks合作设计的。特别值得注意的是，虽然这个集群已经有足够的运算处理能力，但它的重点是提供 "大内存 "计算能力。换句话说，它安装的内存比人们对典型的HPC集群的认知要大得多。

Lawrence Livermore宣布了这一庞大的系统已经运行了一段时间，它是基于高端64核版本的，搭载两颗AMD第二代“Rome”Epyc 7002处理器让它的表现更强劲，其中央处理器设计实现了一个中央输入输出集线器，所有芯片外的通信都通过该集线器进行。完整的设计使用了八个核心小芯片，称为核心复合芯片(CCDs)，一个用于输入/输出的中心芯片，称为输入/输出芯片(IOD)。所有的CCD通过专用的高速无限光纤(IF)链路与这个中央I/O中心进行通信，通过这个核心可以与内部的DRAM和PCIe通道或其他核心进行通信，内存占用比英特尔的Xeon SP处理器更大，后者每插座最多只能有6个控制器。

根据Lawrence Livermore提供的信息，每个Mammoth节点都有一对AMD Epyc 7742处理器。这是这些芯片在2019年8月上市时，这也是英伟达为其DGX A100混合CPU-GPU系统选择的处理器。今年2月，AMD提升了Rome芯片的时钟速度，推出了64核版本Epyc 7H12，时钟频率为2.6 GHz，但功耗280瓦。Lawrence Livermore和Nvidia的Epyc 7742都选择了较慢的2.25 GHz，但功耗只有225瓦，成本仅为6950美元。节省下来的钱可以用来提高系统的主存容量。

更准确地说，在重点的内存配置方面，Mammoth集群的每台服务器都装了2TB的DRAM和4TB的非易失性内存，因此可用的总内存是128TB的DRAM，以及256TB的NVRAM。这就是强调的"大内存"。相比之下，在一对2.6 GHz的18核“Cascade Lake”Xeon SP处理器上使用24个2.93 GHz的DDR4，Xeon SP处理器在STREAM Triad基准测试中提供大约140 GB/sec的记忆体带宽，但是当2.93 GHz的DDR4记忆体用于更高性能的部分时，这对英特尔芯片的记忆体带宽峰值为282 GB/sec。显然，AMD有很大的内存带宽优势。

就本地存储容量而言，每个Mammoth节点有3.84 TB的闪存，外加一个运行速度100 Gb/秒的全路径网络接口卡，该网络接口卡来自Cornelis Networks，后者最近从英特尔手中接管了全路径InfiniBand网络业务。每个节点都有4.6TOPS的峰值双精度性能。

Mammoth集群拥有一个全路径网络，运行速度为100 Gb/秒，采用FatTree胖树拓扑结构。这是对网络中机架顶部和聚合交换机之间有多少链路的度量，一般来说，只要分布式计算系统中的节点之间传输消息越少，那么链路越少，物理交换机越少，网络成本越低，对性能的影响就不会那么大。但是对于消息量大的话，锥形网络的有效带宽将低于完全供应的FatTree网络。

Mammoth拥有8192个内核，提供294 TOPS的峰值双精度性能，这是通过128TB的主存和245TB闪存来平衡的。据我们所知，内存共享是由消息传递接口(MPI)完成，并且没有像TidalScale或ScaleMP这样的附加层将内存组合成更大的聚合或单个共享内存空间。

据了解，Mammoth的高性能也在地域疫情期间出了不少力。

研究人员认为，Mammoth的特殊配置将提供它们所需的计算效率，这对数据密集型的COVID-19研究和大流行病响应等项目可以更好地去优化。它将同时用于 "基因组学分析、非传统的HPC模拟和图形分析，这些都是从事COVID-19研究的科学家们所需要的，包括抗病毒药物和设计抗体的开发。

研究人员已经通过Mammoth尝试分析SARS-CoV-2病毒的基因组，探究该病毒如何进化，并研究突变的可能性。参与该项目的科学家表示，这套系统可以将基因组分析所需的时间从几天减少到几个小时。这个新集群其中一个具有价值是，Rosetta Flex软件在其他HPC集群上的内存限制为每个节点12或16个同时计算，但Mammoth可以在一个节点上同时处理128次Rosetta Flex计算。

Lawrence Livermore并没有透露Mammoth的具体成本。

大内存 HPC

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