München, Starnberg, 27. Juli 2018 - Fujitsu präsentiert neuartige HPC Node-Architektur mit Intel Non-volatile Memory- (NVM) Technologie für Exascale Computing...
Zum Hintergrund: Auf der ISC 2018 letzten Monat in Frankfurt/M. zeigte Fujitsu eine Prototypen-Version des HPC System Node, der eine entscheidende Rolle im NEXTGenIO-Projekt im Rahmen des EU Horizon 2020 spielen soll. Mit diesem Projekt will die EU den immer größeren Engpass im Hinblick auf die rasant zunehmende Geschwindigkeit von High Performance Computing (HPC) und die Kapazität von Storage-Systemen beheben, die derzeit kaum noch mit der enormen Datenmenge mithalten können.
Das Projekt wird von Mark Parsons am EPCC, dem Supercomputing Center der Universität von Edinburgh (1), geleitet Zudem sind insgesamt acht Partner aus verschiedenen europäischen Ländern beteiligt. Ziel ist es, das Problem der unzureichenden HPC I/O-Performance zu beheben, das zurzeit die branchenweiten Aktivitäten in der Forschung und Entwicklung einschränkt. Vor allem geht es um die Geschwindigkeit, die sowohl für neue Entwicklungen als auch für die Konversion dieser in marktfähige Produkte, Lösungen und Services erforderlich ist.
Die I/O-Performance, die im Augenblick realisierbar ist, hemmt den Fortschritt im Bereich HPC vor allem auf Gebieten wie der Simulation, der Künstlichen Intelligenz, Data Analytics sowie Deep Learning. Hier kommt es darauf an, sehr große Datensätze möglichst eng an den entsprechenden Processing Units im Zwischenspeicher zu halten – etwa bei Anwendungen wie Transfer und Reinforcement Learning. Fujitsu unterstützt das EU-Projekt sowohl durch seine langjährige Erfahrung im Hinblick auf das Design, den Aufbau und Betrieb von HPC-Systemen als auch mithilfe eines speziellen Entwicklungsteams und den Produktionsmitteln des unternehmenseigenen Campus in Augsburg.
Die Lösung des I/O-Performance-Problems verspricht einen bedeutenden Schritt nach vorn in vielen akademischen und technischen Bereichen. Forscher und Ingenieure können Echtzeit-Einblicke in Simulationen erhalten – zum Beispiel bei Fahrzeug-Tests im Windkanal – und zudem ebenfalls in Echtzeit die entsprechenden Designparameter nachjustieren, während die Simulation noch läuft. Auch Wetter- und Klimamodelle benötigen eine hohe I/O-Leistung: Im Rahmen möglichst kurzer Rechenzyklen erstellte, präzise Vorhersagen erfordern große Datenmengen, die auf unterschiedlichste Art verarbeitet und von verschiedenen Zielgruppen genutzt werden.
Fujitsu zeigte auf der High Performance-Messe ISC erstmals ein Prototyp-System, das im Rahmen des NEXTGenIO-Projekts entwickelt wurde. Das neue System hebt durch den Einsatz von Intel Optane DC Persistent Memory (NVRAM) auf Basis von Intel 3D XPoint-Speichertechnologie die gegenwärtig bestehenden I/O-Beschränkungen auf. Dies ermöglicht den Byte-addressierbaren Zugang für künftige Intel Xeon-Prozessoren, bei deutlich höheren Geschwindigkeiten als die leistungsfähigsten Solid-State Drives (SSDs) heute liefern können.
Derzeit wird die Leistung eines HPC-Systems noch in Petaflops pro Sekunde (10 hoch 15 floating point operations / sek.) gemessen. Die Partner, die in das Projekt involviert sind, zielen vor allem auf einen Schub für komplexe wissenschaftliche Projekte und Engineering-Modelle ab, die ihrerseits eine deutlich schnellere Simulations- und Datenanalyse-/Machine Learning-Performance voraussetzen. Der nächste Schritt besteht dann im Exascale Computing mit bis zu 1.000 Petaflops pro Sekunde.
Abb. 1: Performance innerhalb der Speicher-Hierarchie RAM bis HDD (Bildquelle: Intel Corp.)
(1) Kommentar Professor Mark Parsons, Director des EPCC and Associate Dean for e-Research an der University of Edinburgh und Koordinator von NEXTGenIO: „Die Hürden und Herausforderungen im Hinblick auf HPC sind schwer zu meistern – ohne Kollaboration geht es nicht. NEXTGenIO hat alle, die in diesem Bereich europaweit an der Spitze der Forschung und Entwicklung stehen, zusammengebracht – und ich freue mich sehr, dass Fujitsu unsere bisherigen Ergebnisse jetzt einem breiteren Publikum auf der ISC vorstellt. Die NVRAM-Technologie wird die HPC-I/O-Performance deutlich steigern. Und dank dem Augsburger Forschungs- und Produktionsstandort von Fujitsu konnte NEXTGenIO ein erstes funktionstüchtiges System mit dieser revolutionären Speichertechnologie entwickeln.”
Querverweis: Storage Consortium Blog > Welche Anwendungen von Speicher-Entwicklungstrends wie NVMe Flash, NVDIMMs und Storage Class Memory profitieren können.