Capitan超级计算机: 每秒2 exaflops

今年8月，美国能源部和克雷（Cray）宣布了El Capitan对美国第三台超级计算机的计划. 该系统计划于2023年初安装在劳伦斯·利弗莫尔国家实验室（LLNL），主要由国家核安全局（NNSA）使用，该系统将在其建模中使用超级计算机. 在宣布该系统的新闻发布会上，美国能源部和LLNL证实他们将从Cray（现为HPE的一部分）购买Shasta系统，但当时的声明并未确切说明Cray超级计算机中的硬件.

今年3月24日，美国能源部和HPE宣布了超级计算机体系结构的详细信息，透露AMD将同时提供CPU和（GPU），并修订了超级计算机的性能评估，El Capitan被公认为美国100最快的系统，拥有数十亿次的次要业务. 九个月前，它最初作为15亿次计算系统投入使用. 经过一些后来的配置更改，美国能源部预计，一旦系统完全安装，它将达到每秒2 exaflops，这将巩固其在美国超级计算机库中的领先地位.

通常，El Capitan是美国能源部CORAL-2超级计算机程序的第二个系统. 与类似的Frontier系统一样，Capitan的价格高达6亿美元，旨在确保美国在100亿超级计算机时代的领先地位. LLNL将使​​用该系统替换其当前的IBM Power 9 + NVIDIA Volta超级计算机Sierra. 据报道，El Capitan的功能将是它所取代的系统的16倍！ LLNL计划将其主要用于建模，而不是实际武器测试，并且该系统还将用作其他领域（尤其是可以应用机器学习的领域）的辅助研究系统.

El-Capitan是AMD的第二亿亿级超级计算机. AMD还为Oak Ridge国家实验室的1.5 Exaflops Frontier系统提供CPU和GPU. 实际上，从硬件角度看，El Capitan看起来与Frontier非常相似. 克雷是这两个系统的主要承包商. El Capitan和Frontier是Cray Shasta系统，使用AMD处理器和Cray的机柜. 以及他们的Slingshot互连技术. 使我们更感兴趣的是LLNL将在其新超级计算机中使用哪些特定硬件.

在CPU方面，AMD将提供其Zen 4“ Genoa” EPYC处理器的标准版本. 由于与AMD目前的产品相比，还有两代产品的差距，因此我们了解的有关Zen 4 / Genoa的信息量有限超级计算机配置，但是AMD承诺支持下一代内存Infinity Fabric 3以及单线程和多线程. 线程性能领导，这是与Frontier相比的更详细的CPU级别描述，Frontier当前使用未指定和定制的下一代EPYC CPU.

同时，AMD和Cray在GPU方面保持着密切的合作，但是当两家公司确认具有新架构的下一代AMD GPU并未为该架构命名时，他们也没有提供太多详细信息信息. 目前，可以确定这些GPU将使用下一代HBM作为内存，并且支持混合精度计算以提高深度学习性能.

根据已知信息，这些GPU规格非常接近Frontier计划使用的GPU，因此El Capitan可以使用相同的GPU，或者至少使用其派生产品. 该部分的体系结构的详细信息将在后面的阶段中使用. 它应该很快就会上市.

AMD首先命名了其第三代Infinity Fabric，它将用于连接每个刀片中的处理器. 像Frontier一样，El Capitan将以4: 1的配置运行，每个CPU连接四个GPU. 对于Infinity Fabric 3.0，AMD承诺进一步改善芯片间带宽和延迟. 这些IF 3.0设备节点将支持AMD当前不提供的CPU和GPU上的统一内存. 实际上，即使Frontier也只能提供处理器之间的一致性，这比真正的统一内存模型低了一个步骤. 当然，统一内存系统并不一定意味着可以快速访问其他设备的内存，但这对AMD来说是一个重大飞跃，因为统一内存系统不仅可以提高此类系统的编程便利性，而且可以改善运行异构工作负载时的性能.

如前所述，将节点绑定在一起将是Cray自己的Slingshot互连. 此外，Slingshot还支持自适应路由，拥塞管理和服务质量功能. 互连模块的每个端口的速度为200Gb / sec超级计算机配置，每个刀片在刀片中为每个GPU集成了一个端口，以便其他节点可以直接将数据读写到GPU的内存中.

目前，美国能源部和克雷尚未详细介绍该系统的完整布局. 预计Capitan的功率将低于40MW（尽管美国能源部尚未披露其功率，但它声称它将“大大低于该数字”）. 相比之下，Frontier计划使用100个Shasta机柜，总功率预算低于El Capitan. 因此，如果El Capitan实际上比Frontier快33％，则原因之一是美国能源部已经投资了更多的硬件并订购了更多的机柜，但是不管这个数字是多少，El Capitan都会使用直接液体冷却.

LLNL指出，他们为El Capitan使用了“后期绑定”策略，该策略很早就决定了（Shasta）架构，然后选择了特定处理器，以便他们可以选择最快和最合适的硬件. 换句话说，尽管美国能源部和LLNL早在去年8月就宣布了El-Capitan，但他们直到最近才决定由AMD填补.

总的来说，埃尔卡皮坦（El Capitan）标志着AMD在数百亿台超级计算机领域的第二次重大胜利，这也意味着Cray将参与美国的所有亿亿级系统，这对两家制造商来说都是一个例子. 伟大的成就.

El Capitan是Frontier的派生产品，这也意味着当所有三个亿亿安系统都被锁定时，NVIDIA将在外部寻找这一代产品. 正如我们在Frontier公告中指出的那样，Intel Aurora和AMD Frontier / El Capitan系统来自提供CPU和GPU的全方位服务的处理器供应商. 像Summit之类的当前系统使用的是混合供应商，例如IBM + NVIDIA，因此寻求集成供应商对于这些CPU +系统来说是一个巨大的转变，尽管LLNL以效率的名义订购其他亿亿级系统是有意义的. 但是，应该指出的是，美国能源部的超级计算机合同既是技术上的，也是政治上的，它支持国内超级计算机行业，并确保有可行的竞争对手来帮助降低成本（过去只有少数几个），这与美国的既得利益，因此，在美国拥有三个主要的处理器供应商之后，必然会有人被淘汰.

无论如何，El Capitan计划于2023年初交付，我们可以了解有关驱动未来世界上最快的超级计算机的硬件的更多信息.

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