Суперкомпютрите ще се нуждаят едва ли не от собствена АЕЦ след 10 години

Д-р Лиза Су очерта предизвикателствата пред суперкомпютрите в близките години
(снимка: AMD)

Нарастването на изчислителната мощ и консумацията на суперкомпютрите провокираха интересно изказване от д-р Лиза Су, главен изпълнителен директор на AMD. Тя заяви, че след 10 години всеки суперкомпютър ще се нуждае едва ли не от собствена атомна електроцентрала, в противен случай разработчиците трябва да намалят точността на изчисленията.

Лиза Су беше основен лектор на конференцията ISSCC 2023, където AMD дискутира компютрите на следващото десетилетие. Тя разказа как компанията повишава производителността на своите процесори за суперкомпютри и сървъри и как ще продължи да го прави в бъдеще, като същевременно подобрява енергийната ефективност.

По пътя към „зета” ниво

На един от слайдовете Лиза Су показа как AMD удвоява производителността на своите основни сървърни процесори на всеки 2,4 години, считано от 2009 г. насам. Освен това производителността на графичните чипове на AMD се удвоява на всеки 2,2 години от 2006 г. насам и компанията планира да поддържа тази тенденция поне до 2025 г.

Най-силно изразен е ръстът в производителността на суперкомпютрите, базирани на чипове на AMD, според данните, изнесени от компанията. От края на 90-те години продуктите на AMD за този сегмент са удвоявали производителността си на всеки 1,2 години.

Суперкомпютри с производителност на „зета” ниво ще се появят до 2035 г., очаква AMD. В същото време ръководителят на компанията предупреди, че наред с ефективния ръст на производителността, енергийната ефективност на процесорите не се повишава толкова бързо. Така например, ако енергийната ефективност остане на сегашното ниво, тогава един „зетафлопов” център за данни ще се нуждае от 500 MW – цяла атомна електроцентрала.

Как да се намали консумацията на енергия

Лиза Су очерта няколко важни аспекта, които могат да помогнат на AMD да преодолее тези предизвикателства: това е създаването на нови, по-енергийно ефективни архитектури на чипове, промени в подхода към опаковането на чиповете и намаляване на изчислителната точност.

Според ръководителя на AMD, разработката на усъвършенствани техники за триизмерно сглобяване на чипове, при които някои процесорни елементи се инсталират върху други, ще се превърне в един от ключовите фактори, необходими за подобряване на енергийната ефективност и производителността. Един скорошен пример е кеш технологията 3D V-Cache, която включва поставяне на допълнителен кеш чип върху чипа с изчислителните ядра на процесора. AMD ще развива това направление.

По-тясната интеграция на изчислителните модули на процесора и паметта ще доведе до повишена пропускателна способност, като същевременно ще намали консумацията на енергия . Подсистемата на паметта на процесорите не само ще нарасне по обем, но и ще стане „умна”, поради прехвърляне на част от изчисленията на ниво DRAM.

Друг важен аспект за повишаване на енергийната ефективност и същевременно на производителността е подобряването на взаимовръзката между чиплетите на процесора и I/O чипа. По-специално, тук се има предвид тясната интеграция на оптичните технологии в процесорните чипове. По този начин може да се създаде „система в пакет” (System-in-Package), при която целият компютър се побира на една платка.

Намаляване на точността на изчисленията

Още един начин за спестяване на енергия, са специфичните изчисления в конкретни области – Лиза Су ги описва като използване на „правилната математика за правилните операции”.

Тъй като 8-битовите операции с плаваща запетая са около 30 пъти по-енергийно-ефективни от 64-битовите операции с плаваща запетая, производителите на GPU и AI ускорители търсят начини за използване на тези операции с по-ниска точност, когато е възможно. Архитектурата, специфична за определени изчисления, осигурява около 40% увеличение на производителността и ефективността на ускорителите AMD Instinct MI250X.

Лиза Су подчерта също, че AMD е увеличила значително производителността на процесорите си при изпълнение на задачи, свързани с AI, през последните десетилетия. Според нея, за да се решат проблемите с енергийната ефективност на бъдещите продукти, ще е необходима допълнителна оптимизация на хардуера и софтуера, базирана на изкуствен интелект.