英特尔SPR处理器配备64GB HBM2e、Ponte Vecchio拥有408MB L2缓存

2021年11月16日 11:44 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

在一年一度的超算大会上,高性能计算行业的许多参与者都在积极讨论硬件、安装、以及设计等方面的最新进展。期间,芯片巨头英特尔也展示了自家的硬件,并披露了有关下一代 Aurora Exascale 超算的诸多细节。起初,Aurora 计划采用英特尔的 10nm 至强(Xeon)融核(Phi)平台,但随着技术的飞速发展,后续该项目也经历了多次推倒重来。

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几年前最终敲定的方案,为 Aurora 选用了英特尔 Sapphire Rapids 处理器,特点是配备 HBM2e 高带宽缓存。以及 Ponte Vecchio 架构的 Xe-HPC GPU 加速器,可扩展数百 PetaFLOP 到 ExaFLOP 级别的算力。

早些时候,英特尔新任 CEO 帕特·基辛格透露,Ponte Vecchio 加速器实现了性能的翻番,可让建成后的 Aurora 成为一台“2+ EF”级别的超级计算机。

该公司预计将在 2022 年之前交付机器的其余部分,并于第一季度增加主流用户的硬件生产,以便在上半年有更广泛的发布。

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处理器方面,Aurora 为每个单元都配备了两块 Sapphire Rapids CPU(简称 SPR)。其具有四个计算块、DDR5、PCIe 5.0、CXL 1.1(而不是 CXL.mem),并大量借用 EMIB 技术来实现连接。

至于自带的高带宽内存(HBM),可知英特尔为该系列 SPR 处理器选用了 8-Hi 堆栈,以提供高达 64GB 的 HBM2e 内存。(据说英特尔打算使用四个 16GB HBM2e 堆栈来组成 64GB 内存)

考虑到英特尔与美光之间的特殊关系,我们发现 Micron HBM2e 的物理尺寸,正巧与 Intel 材料中给出的标示一致(而不是三星或 SK 海力士)。

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当前美光提供了两种带有硬件 ECC 的 16GB HBM2e 产品,一种为每引脚 2.8 Gbps(每堆栈 358 GB/s)、另一种为每引脚 3.2 Gbps(每堆栈 410 GB/s)。

取决于英特尔使用的版本,其峰值总带宽可介于 1.432 ~ 1.64 TB/s 之间。不过 SPR HBM 版本还会额外使用四个 Tile,并将每个 HBM 堆栈连接到一个小芯片。

由图可知,尽管 Intel 表示 SPR+HBM 版本与普通 SPR SKU 共享插槽,但明显还是存在不兼容的地方。这也能是一个实例,即 Aurora 超算上使用了专门的调整设计。

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至于 Ponte Vecchio(Xe HPC 2-Tile / PVC),英特尔披露单个 Aurora 服务器里的每两块 SPR 处理器,将搭配六块 PVC 加速器。

每个加速器都将使用内置的新 Xe-Link 全拓扑互连协议,尽管全连接模式下支持 8 路,但 Aurora 还是相对节制了一下。

尽管英特尔尚未披露 PVC 是如何与 SPR 处理器连接的,但至少 CPU / GPU 之间采用了统一内存架构设计。

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英特尔补充道,每个 Ponte Vecchio 双栈部署将具有总共 64 MB 的 L1 缓存和 408 MB 的 L2 缓存(每个堆栈具有 204 MB L2),并由 HBM2e 提供支持。

作为比较,英伟达 A100 方案具有 40MB L2 缓存、AMD Navi 21 配备了 128MB 无限缓存(Infinity Cache / 有效 L3)。

至于 AMD 为 Frontier 超算提供的 CDNA2 MI250X 加速卡,则配备了每堆栈 8MB L2 缓存(总共 16MB)。

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(图 via AnandTech

无论采用何种方式进行切片,英特尔都在努力为 PVC 提供正确的缓存层次结构。由图表的 4 个 HBM2e 芯片设计来看,每个 PVC 双堆栈或具有高达 128GB 的 HBM2e 内存。

更重要的是,我们还正式获悉 Aurora 将用到多少块 Ponte Vecchio GPU 加速卡和 Sapphire Rapids(+HBM)处理器。

早在 2019 年 11 月,当 Aurora 还仅规划了 1 EF 算力时,就有基于 200 个机架布局的猜想 —— 简单换算是 5000 颗 CPU + 15000 块 GPU 加速卡,且每个 PVC 大约 66.6 TF 性能。

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当时英特尔在早期芯片上展示了每张卡 40 TF 的性能,而 Aurora 2 EF 的官方参数则是 54000+ GPU / 18000+ CPU,意味每个 PVC 仅 37 TeraFlops(完全未将 CPU 性能算进去的话)。

至于 PVC 的功率,可参考额定功率为 60 MW 的 FP64 Vector(2 ExaFlops),那样系统为每张卡分配的功率或为 1053 W 。若 Frontier 与 Aurora 的开销类似,预计每个 PVC 的功率在 615 W。

最终 37 TF 的 PVC 功率为 615 W,而 MI250X 的 47.9 FP 功率仅为 560 W 。不过这里并未深入每张卡的原始性能,及其在特定用例中的特定功能

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