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全球最快超級電腦採用加速器的數量激增

現有超過百台加速系統登上全球前500最高效能超級電腦排行榜名單上
全球前500最高效能超級電腦排行榜 (Top 500) 重點

  • 三分之一的每秒浮點運算次數 (FLOPS) 使用加速器技術
  • 在 24 台新的加速超級電腦裡,有 23 台採用 NVIDIA Tesla GPU
  • 在過去5年裡 Tesla 超級電腦的平均複合年成長率 (CAGR) 達48%

在最新的全球前500最高效能超級電腦排行榜 (Top 500) 名單中,顯示加速系統是塑造產業未來趨勢。

全球最快超級電腦採用加速器的數量激增

這是名單裡首度有超過百套加速系統登上全球500名最強大超級電腦名單,總計 143 petaflops,占名單中的總FLOPS超過三分之一。在這些超級電腦系統之中有70台採用 NVIDIA Tesla GPU,其中在名單內24台新的加速超級電腦裡,有23台即採用 NVIDIA Tesla GPU,反映出在過去5年裡平均複合年成長率成長將近 50%。

有三大主要原因讓愈來愈多的高效能運算裝置採用GPU加速器。第一,摩爾定律的時間持續減緩,使得產業得尋求更有效率的新方式來提供運算能力;第二,絕大部分最常使用的數百個應用程式現皆使用 GPU 加速;第三,即便是不多的加速器投資成本如今也能大幅提升處理量,讓超級電腦和hyperscale級資料中心的運作效率最大化。

NVIDIA 共同創辦人暨執行長黃仁勳先生表示:「總有一天所有的超級電腦皆會採用加速技術,目前全球頂尖超級電腦紛紛轉向 GPU 加速運算,而這也反映在最新的 TOP500 名單中。隨著發現新事物的速度愈來愈快,加上研究人員投入運算、機器學習和視覺化,我們衷心期盼這樣的趨勢會帶動風潮。」

許多全球頂尖超級電腦系統均使用 NVIDIA Tesla 加速器,包括十個國家裡最快的超級電腦,計有美國橡樹嶺國家實驗室的 Titan、俄羅斯莫斯科國立大學的 Lomonosov 2,以及歐洲瑞士國家運算中心的 Piz Daint。

摩爾定律減緩
隨著電晶體的尺寸已經接近原子般大小,即便不成比例的增加電力或成本,也難以提高微晶片的效能。在產業無法再仰賴每18個月效能提高2倍的摩爾定律說法同時,對於運算能力的需求卻急劇增加,這使得業界漸漸採用GPU加速器與 CPU 一同運作,提高科學和科技方面應用程式的運算效能。

數百個 HPC 應用程式支援 GPU 加速器
Tesla 平台支援科學、工程、資料分析及其它應用程式的數量,從2008年開始即穩定成長,現已支援高達370個 GPU 加速應用程式

科技研究公司 Intersect360 Research 所進行的最新研究顯示,在50項最為廣泛使用的 HPC 應用程式中有近 70% (當中前10名裡有高達九成) 支援 GPU 加速運算技術,這些應用包括 ANSYS Fluent計算流體力學應用程式、GROMACS 分子動力學應用程式,以及今天另外宣布的 VASP 原子模擬應用程式,全球各地的研究人員使用這套應用程式來模擬電子層個別原子的特性。

這項研究的作者之一,同時也是 Intersect360 Research執行長 Addison Snell 表示:「在市場領導產品 NVIDIA Tesla GPU 的加持下,HPC 領域中使用加速運算的趨勢已經引爆,採用 GPU 加速器的數量穩定增加,市場上也陸續出現 GPU 加速版本的優秀 HPC 程式碼。」

利用 GPU 提高資料中心處理量
超級電腦與hyperscale級資料中心的營運費用可達上億美元。過去摩爾定律持續進展讓這些機構能以更新 CPU 的方式來趕上不斷增長的需求,但這個情況已不復出現。隨著 GPU 加速運算技術的出現,透過加入可提高處理量的 NVIDIA Tesla 加速器即能擴大這些大型資料中心的投資項目,以滿足不斷增長的需求。

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