Kdyby vám někdo před pár lety řekl, že superpočítač s čipy založenými na ARM ISA obsadí první místo v žebříčku TOP500 (seznam 500 nejvýkonnějších superpočítačů světa), smích by byl ohlušující. Nikdo si nepředstavoval, že se na toto místo někdy dostane prakticky nepoužívaná architektura.
Čipy ARM si postupně získávaly půdu pod nohama a dobývaly trh mobilních zařízení díky své efektivitě a výkonu, stejně jako mnoho dalších embedded produktů. Před několika lety se však začaly vyvíjet některé nízkoenergetické ARM servery a tento ISA začal získávat na popularitě v sektoru HPC (High Performance Computing).
Nedávná zpráva o tom, že Apple opouští Intel , aby mohl vyvíjet vlastní čipy založené na ARM, byla vzhledem ke všemu, co to znamená, významná, ale téměř ji zastínila jiná, mnohem důležitější událost. Superpočítač ARM dokázal překonat IBM Summit a obsadit první místo v žebříčku Top 500. Poprvé se ARM dostal na tak vysoké místo, a to představuje zlomový bod…
Zpět k Applu se zdálo nepravděpodobné, že by čip ARM mohl překonat Intel v efektivitě a výkonu, ale Apple si to zaujal a bude schopen vytvořit několik velmi zajímavých návrhů. Intel to má stále těžší , a to nejen kvůli konkurenci ze strany AMD…
Superpočítač
Ale co by si před časem nikdo nedokázal představit, je, že by se mohli stát také šampiony v HPC . Chcete se dozvědět více? V žebříčku Top 500 za červen 2020 se první místo v oblasti výkonu umístil japonský superpočítač Fugaku. Tento superpočítač je založen na čipech Fujitsu A64FX 48C běžících na 2.2 GHz a obsahuje 7 299 072 výpočetních jader, které poskytují ohromující výkon při výpočtech s plovoucí desetinnou čárkou.
Konkrétně dosahuje 415,5 PFLOPS (tj. 415 500 000 000 000 000 desetinných výpočtových operací za sekundu) a bude mimo jiné použit pro výzkum proti SARS-CoV-2.
Je instalován v datovém centru RIKEN v japonském Kóbe. Toto datové centrum obsahuje více než 150 000 uzlů , které jsou propojeny vysokorychlostní sítí Tofu Interconnect D, která propojuje 52jádrové čipy ARMv8.2-A SVE v každém uzlu.
Používá také vysokorychlostní paměť HBM2 s kapacitou 32 GiB na uzel. Pro úložiště má 1.6 TB sdíleného NVMe pro každých 16 uzlů, dále 150 PB sdíleného FS a další cloudovou úložnou službu.
Jako operační systém používá Linux , konkrétně distribuci RHEL 8, a souběžně běžící IHK/McKernel. Všechny simulace výkonu byly měřeny pod McKernelem, ačkoli Linux je přítomen pro zajištění zbývajících POSIXových služeb.
Čip
Výpočetní výkon, který stojí za těmito čísly, je poněkud „skromný“. Jde o čip vytvořený společností Fujitsu. S názvem A64FX je to mikroprocesor založený na architektuře ARM 8.2A, který také obsahuje SVE (Scalable Vector Extensions), další rozšíření základní ISA pro dosažení lepších výpočetních výsledků.
Společnost Fujitsu tak nahrazuje své předchozí HPC čipy založené na platformě SPARC. A nejenže se zapsala do historie tím, že dostala Fugaku na vrchol žebříčku Top 500, ale také tím, že jako první podpořila 512bitovou SIMD SVE.
Tyto čipy byly vyrobeny v továrnách TSMC , ve stejných továrnách, které vyrábějí procesory AMD Zen a kde budou vyrábět i budoucí čipy pro Evropu. K výrobě svých 8 786 000 000 tranzistorů použili 7nm technologii. To vše na malém čipu, který potřebuje pouze 594 pinů.
Kromě toho každý procesor používá 32 GB paměti HBM2 s šířkou pásma 1 TB/s a 16 PCIx linek na procesor pro připojení k akcelerátorům, jako jsou GPGPU a FPGA.
Konečně pracuje na frekvenci 2.2 GHz a bylo přidáno dostatek balíčků k dokončení tohoto čísla téměř 7.3 milionu jader a téměř 5 PB paměti.