HPCとAIにおけるインテルの新たなXPUイノベーション

インテル株式会社
広帯域幅メモリー（HBM）を内蔵したSapphire Rapidsがパフォーマンスの水準を向上インテルのGPU、ネットワーク、ストレージ機能がHPCツールボックスを強化

ニュースハイライト ・世界最先端の次世代スーパーコンピューターとハイパフォーマンス・コンピューティング・システムに最新の第3世代インテル(R) Xeon(R) スケーラブル・プロセッサーが搭載 ・次世代のインテル(R) Xeon(R) スケーラブル・プロセッサー（開発コード名: Sapphire Rapids）に広帯域幅メモリー（HBM）を内蔵 ・インテルのXe-HPC ベースのGPU（開発コード名: Ponte Vecchio）の起動を確認し、現在システム検証中。OAMフォームファクターとサブシステムとして提供予定 ・インテル(R) イーサネットをHPC アプリケーションへと拡大させるイーサネット接続のハイパフォーマンス・ネットワーキング（HPN）を発表 ・分散アプリケーション・オブジェクト・ストレージ（DAOS）の商用サポートを開始


*2021年6月28日に米国で発表された資料の抄訳です。

インテル コーポレーション（本社：米国カリフォルニア州サンタクララ）は、ISC 2021（国際スーパーコンピューティング会議）でさまざまなテクノロジーの発表や強力なパートナーシップ、顧客での採用などを通じて、ハイパフォーマンス・コンピューティング（HPC）分野におけるリーダーシップの拡大について説明します。インテルのプロセッサーは、世界のスーパーコンピューターで最も広く導入されているコンピューティング・アーキテクチャーであり、世界で医学的発見や科学の進歩を支えています。インテルは、HPCとAI向けのインテル(R) Xeon(R) プロセッサーの進化をはじめ、さまざまなHPCの活用事例に対応するメモリー、ソフトウェア、エクサスケール・クラスのストレージ、ネットワーキングの各テクノロジーにおけるイノベーションを発表する予定です。

インテル コーポレーション 副社長 兼 ハイパフォーマンス・コンピューティング（HPC）事業本部長のトリシュ・ダンクロガー（Trish Damkroger）は「HPC性能を最大限に引き出すためには、利用できるすべての先進的なコンピューター・リソースとテクノロジーを活用することが求められます。インテルはエクサスケール・コンピューティングへと向かう業界の発展を支える推進力です。そしてインテルがCPU、XPU、oneAPI ツールキット、エクサスケール・クラスの DAOSストレージ、高速ネットワーキングで示してきた進歩により、エクサスケール・コンピューティングの実現は目前に迫っています」と述べています。

HPC 性能のリーダーシップをさらに強固に
今年の初めに発表された第3世代インテル(R) Xeon(R) スケーラブル・プロセッサーにより、HPCにおけるインテルのリーダーシップはさらに強固になりました。この最新プロセッサーは、生命科学、金融サービス、製造業など幅広い HPCワークロードで、前世代のプロセッサーと比べて最大53%の性能向上を実現します。

最も類似したx86の競合製品と比較したところ、第3世代インテル(R) Xeon(R) スケーラブル・プロセッサーは、広く利用されるHPCワークロードなど、さまざまな項目で優れた性能を示しました。インテル(R) Xeon(R) スケーラブル8358プロセッサーをAMD EPYC 7543プロセッサーと比較した場合、NAMDは62%、LAMMPSは57％、RELIONは68％、二項評価モデルは37％の性能向上を実現しました。それに加え、モンテカルロ・シミュレーションを実行した場合、2倍以上高速となり、複数の金融機関で価格計算の結果を半分の時間で行えるようになりました。インテル(R) Xeon(R) スケーラブル 8380プロセッサーは、主要なAIワークロードでAMD EPYC 7763 プロセッサーよりも優れており、20の一般的なベンチマークで50%優れたパフォーマンスを示しています。デル・テクノロジーズ、HPE、大韓民国気象庁、レノボ、Max Planck CDF、オラクル、大阪大学、東京大学など、20 以上のHPCラボやスーパーコンピューティング・センター、HPCソリューションを構築するシステム・メーカーがインテルの最新コンピューティング・プラットフォームを採用しています。

次世代インテル(R) Xeon(R) スケーラブル・プロセッサーに広帯域幅メモリーを内蔵
モデリングとシミュレーション（数値流体力学、気象 / 天気予報、量子色力学）、人工知能（ディープラーニングの学習と推論）、分析（ビッグデータ分析）、インメモリー・データベース、ストレージなどのワークロードは、人類の科学的な進歩を後押しています。次世代のインテル(R) Xeon(R) スケーラブル・プロセッサー（開発コード名: Sapphire Rapids）に、広帯域幅メモリー（HBM）を内蔵したバージョンが加わります。これにより、プロセッサーが利用できるメモリー帯域幅が劇的に拡張され、メモリー帯域幅の影響を受けやすいHPCアプリケーションの性能が大幅に向上します。ユーザーが、ワークロードで使用できるメモリーは、広帯域メモリーのみ、もしくはＤＤＲと組み合わせた使用が選択できます。

HBM内蔵のインテル(R) Xeon(R) スケーラブル・プロセッサーに対する顧客の評価は非常に好意的で、米国エネルギー省のAurora スーパーコンピューター（アルゴンヌ国立研究所）、Crossroads スーパーコンピューター（ロスアラモス国立研究所）をはじめとする著名な顧客が早期の段階から採用を決定しています。

アルゴンヌ国立研究所 コンピューティング／環境／ライフサイエンス担当副所長のリック・スティーブンス（Rick Stevens）氏は「エクサスケールで結果を導くには、大量なデータへの迅速なアクセスと処理が必要です。インテル(R) Xeon(R) スケーラブル・プロセッサーに広帯域幅メモリーが組み込まれたことにより、Auroraのメモリー帯域幅が大幅に向上し、AIやデータ分析のパワーを活用して高度なシミュレーションや3Dモデリングを実行することができます」と述べています。

また、ロスアラモス国立研究所 兵器物理学担当副所長であるチャーリー・ナクレ（Charlie Nakhleh）氏は「ロスアラモス国立研究所のCrossroadsスーパーコンピューターは、科学の進歩や国家安全保障を目的に、複雑な物理システムの研究を進めるために設計されています。広帯域幅メモリーが組み合わされた次世代のインテル(R) Xeon(R) スケーラブル・プロセッサーにより、Crossroadsシステムで実行するメモリー負荷の高いワークロードの性能は大幅に向上できると見込まれています。HBM搭載のインテル(R) Xeon(R) スケーラブル・プロセッサー製品は、最大規模の複雑な物理／エンジニアリング演算を高速化できるため、私たちはグローバル・セキュリティー、エネルギー技術、経済的競争力における主要な研究開発で担う責任を全うできます」と述べています。

Sapphire Rapidsを搭載するプラットフォームは、PCI Express 5.0による優れたI/O帯域幅（PCI Express 4.0との比較）、インターコネクト規格 Compute Express Link（CXL）1.1のサポートなど、HPCを高速化させる独自機能を備えているため、コンピューティングからネットワーキング、ストレージにわたる高度なユースケースに対応できます。

またメモリーとI/Oの進歩だけでなく、Sapphire Rapidsは、インテル(R) アドバンスト・マトリクス・エクステンション（インテル(R) AMX）と呼ばれる新しいAIアクセラレーション・エンジンが内蔵され、HPCやAI向けワークロードでの最適化が図られています。インテル(R) AMXは、ディープラーニングの推論と学習での大幅な性能向上を目指して設計されました。すでにCINECA、ライブニッツ・スーパーコンピューティング研究センター（LRZ）、アルゴンヌ国立研究所、Crossroadsシステムとして知られるロスアラモス国立研究所、サンディア国立研究所などでSapphire Rapidsの活用が開始されています。

インテルの Xe-HPC GPU（開発コード名: Ponte Vecchio）の起動確認
インテルは今年の初め、Xe-HPCベースのGPU（開発コード名: Ponte Vecchio）の起動確認を開始し、現在システム検証のプロセスに入っています。Ponte Vecchioは、HPCとAIのワークロードに最適化されたXe アーキテクチャー・ベースのGPUで、インテルのFoveros 3Dパッケージング技術を利用して、HBMメモリー、その他の Intellectual Property（IP）など、複数の IP をパッケージ内に統合しています。このGPUは、コンピューティングからメモリー、ファブリックまですべてが、Auroraをはじめとする世界最先端のスーパーコンピューターで高まるニーズに対応できるように設計されています。

Ponte VecchioはHPCアプリケーションに必要なスケールアップ／スケールアウト機能を提供し、OCPアクセレレーター・モジュール（OAM）フォームファクターおよびサブシステムとして展開される予定です。

インテル(R) イーサネットをHPCにまで拡大
インテルはISC 2021で、イーサネットを介する新しいハイパフォーマンス・ネットワーキング（HPN）ソリューションも発表します。このソリューションは、標準的なインテル(R) イーサネット 800 シリーズのネットワーク・アダプターとコントローラー、インテル(R) Tofino™ P4 プログラマブル イーサネットスイッチ ASICをベースにしたスイッチ、そしてインテル(R) イーサネット・ファブリック・スイート・ソフトウェアを使用して、インテル(R) イーサネットのテクノロジー機能をHPC分野へと拡大させます。HPNは、イーサネットが提供する使いやすさやすさを利用しながら、低コストでInfiniBandに匹敵するアプリケーション・パフォーマンスを実現します。

DAOSの商用提供
インテルは、分散アプリケーション・オブジェクト・ストレージ（DAOS）の商用サポートを開始します。DAOSは、インテルのHPCアーキテクチャー全体にわたりデータ交換の最適化を図るために設計されたオープンソースのソフトウェア・デファインド・オブジェクト・ストアです。これまでアルゴンヌ国立研究所が公開しているとおり、DAOSはインテル(R) エクサスケール・ストレージ・スタックの基盤となっており、LRZ、合同原子核研究所（JINR）など、顧客での採用が進んでいます。

インテルは、DAOS L3サポートの提供を開始しました。パートナー各社はこのDAOS L3サポートと自社のサービスを組み合わせることにより、ストレージの包括的なターンキー・ソリューションを展開できるようになります。インテル独自のデータセンター向けビルディング・ブロックに加え、この新しい商用サポートの早期パートナーシップ・プログラムには、HPE、レノボ、Supermicro、Brightskies、Croit、Nettrix、Quanta、RSC Groupほかのパートナー企業が参加しています。

ISC 2021における講演やデモの全リストなど、インテルが公開予定の詳細情報については、http://www.hpcevents.intel.com/ （英語） を参照してください。

インテルについて
インテルは業界のリーダーとして、世界中の進歩を促すとともに生活を豊かにする、世界を変えるテクノロジーを創出しています。ムーアの法則に着想を得て、顧客企業が抱える大きな課題を解決する半導体製品を設計・製造し、その進化に向けて日々取り組んでいます。クラウド、ネットワーク、エッジ、あらゆるコンピューティング機器のインテリジェント化によりデータの価値を最大化し、ビジネスと社会をより良く変革します。インテルのイノベーションについては、https://newsroom.intel.co.jp またはhttps://intel.co.jpをご覧ください。

＊Intel、インテル、Intel ロゴ、インテルのマークは、米国およびその他の国におけるインテル コーポレーションの商標です。
＊その他の社名、製品名などは、一般に各社の商標または登録商標です。

For performance claims see [43, 47, 108] at www.intel.com/3gen-xeon-config. Results may vary.