AMD大勝！全球超算新霸主出爐！美國軍方用于模擬核爆及導彈設計
2024-11-19 11:44:59 EETOPAMD與勞倫斯利弗莫爾實驗室（LLNL）今日宣布，搭載AMD芯片的El Capitan超算以1.742百億億次浮點運算的性能，登頂半年度的Top500榜單，成為全球已知最快的超級計算機，超越了此前位居榜首的1.3百億億次浮點運算的Frontier。而原本位居第二、由英特爾驅動的Aurora系統因未提交新的基準測試成績而跌至第三位，暗示其部分運行的系統仍在多方面面臨故障問題。
El Capitan的規模令人驚嘆，該系統擁有11,136個節點，配備了44,544個AMD的MI300A加速處理器（APU）、5.4PB的主內存以及性能卓越的“Rabbit”近節點存儲子系統。在基準測試中，El Capitan實現了每秒1.742 exaflops 次運算（百億億次浮點運算）的性能，相當于如果按照每秒一次的運算，需要540億年才能實現（540*365*24*3600）。這個成績，比榜單上排名第二的系統快了45%。
美國核安全管理局（NNSA）將利用該系統通過模擬爆炸來更新美國核武庫，從而消除地下核爆的需要，并模擬核儲備的老化影響、安全性和可靠性。該系統還將用于開發兩種新的洲際彈道導彈設計，并服務于高性能計算（HPC）和人工智能（AI）工作負載，或兩者的融合。
El Capitan的理論峰值（Rpeak）性能達到2.746百億億次浮點運算。然而，這一數字是在所有系統組件均以峰值速度運行且性能線性擴展的完美條件下計算得出的，這在現實中是不可行的。
在高性能Linpack（HPL）基準測試中，El Capitan的實際使用性能（Rmax）達到了1.742百億億次浮點運算，這是衡量頂級超級計算機性能的標桿。未來通過進一步的系統調優，Rmax有望進一步提升。該機構表示，在El Capitan被轉移到機密網絡之前，還將進行一次全面的HPL基準測試。
值得注意的是，HPL中的超級計算機系統性能是以全精度FP64來衡量的。相比之下，以AI為中心的超級計算機則使用更小的數據類型，從而獲得更高的“AI百億億次浮點運算”評級，但這些評級并不能直接與Top500榜單上的排名相比較。
在滿載運行時，El Capitan的功耗超過35兆瓦，能效比為58.89 Gigaflops/watt，在最高效超級計算機的Green500排名中位列第18位。
El Capitan擁有驚人的11,039,616個計算核心（CPU+GPU），分布在44,544個AMD MI300A處理器上。這些APU將CPU和GPU核心集成在同一個物理封裝中。每個MI300A芯片包含13個小芯片，其中許多是3D堆疊的，從而創建了一個包含24個Zen 4 CPU核心、一個CDNA 3圖形引擎以及總計128GB的八層HBM3內存的單個芯片封裝。
總體而言，MI300A芯片擁有1460億個晶體管，是AMD投入生產的最大芯片。九個計算芯片（混合了5nm CPU和GPU）被3D堆疊在四個6nm基礎芯片之上，這些基礎芯片作為活躍的中介層，處理內存和I/O流量等功能。您可以深入了解El Capitan的拓撲結構。該架構采用緩存一致性內存來減少CPU和GPU之間的數據移動，這通常比計算本身消耗更多的功率，從而降低延遲并提高性能和能效。它還極大地簡化了舊代碼的移植和新代碼的創建。
HPE采用其Shasta架構構建了El Capitan系統，該架構由高密度液冷EX4000機柜和EX225a加速器刀片組成，通過Slingshot-11網絡互連連接在一起。這一平臺還為美國能源部（DOE）的其他兩臺百億億次超級計算機提供了動力：此前世界上最快的超級計算機Frontier以及屢遭推遲、由英特爾芯片驅動的Aurora。這使得HPE在Top500榜單上占據了前三名，且這三臺機器都是榜單上首批且僅有的百億億次級別系統。
相比之下，El Capitan比Top500榜單上排名第二的超級計算機Frontier快45%?，F在，由AMD驅動的Frontier在Top500榜單上排名第二，為AMD再添一枚榮譽勛章——AMD的芯片驅動了世界上兩臺最快的超級計算機。有趣的是，Frontier超級計算機也提交了新的基準測試結果，達到了1.353百億億次浮點運算，高于此前提交的1.194百億億次浮點運算。其理論峰值性能也從1.714百億億次浮點運算提升到了2.055百億億次浮點運算。
雖然El Capitan現在是世界上已知最快的超級計算機，據推測中國應該也擁有多臺百億億次級別的機器。但這些機器并未被提交至Top500榜單。
令人驚訝的是，美國能源部并未為英特爾的Aurora提交新的基準測試結果。六個月前，Aurora的提交使其在Top500榜單上穩居第二，但當時該系統并未完全運行。相反，基準測試僅包含了87%的系統活躍度。當時，英特爾表示Aurora存在諸多硬件問題，包括硬件和冷卻系統故障、操作錯誤以及網絡不穩定等。未提交新的測試結果意味著這些問題尚未得到完全解決。不過，Aurora在以AI為中心的HPL-MxP混合精度基準測試中仍保持領先，成為世界上已知最快的AI超級計算機，性能達到10.6 AI百億億次浮點運算。
事實上，在Top500榜單前十名中，有五臺超級計算機由AMD驅動，三臺由英特爾驅動，一臺由英偉達驅動，而日本定制構建的Arm Fugaku也占據了一席之地。LLNL還評論稱，就類似規模而言，該系統是部署成本效益最高的系統，這表明El Capitan不僅是世界上最快的超級計算機，而且在技術前沿也是最經濟的。
本文由EETOP編譯整理自：tomshardware
https://www.tomshardware.com/pc-components/cpus/amd-powered-el-capitan-is-now-the-worlds-fastest-supercomputer-with-1-7-exaflops-of-performance-fastest-intel-machine-falls-to-third-place-on-top500-list
