Japonsko v rámci spolupráce vládní vědecké organizace RIKEN a Fujitsu oznámilo, že pracuje na novém superpočítači, který prolomí hranici výkonu jednoho EXAFLOPu a stane se tak opět na nějakou dobu nejvýkonnějším počítačem na planetě. K tomu by měly pomoci zcela nové čipy postavené na upravené architektuře ARM.
Tabulka nejvýkonnějších superpočítačích v posledních měsících a týdnech zažila velkou změnu, na první pozici se po několika letech opět dostal americký superpočítač a v první desítce pak ještě několik dalších. Všechno díky většímu nasazení výpočetních grafických karet od Nvidie, které přináší výrazný skok ve výkonu a efektivitě. Ale zatímco současný nejvýkonnější model Summit od IBM se pyšní výkonem 122 PFLOPS, Japonsko míří mnohem výše.
Nástupce japonského K
Japonsko už v roce 2011 představilo vlastní superpočítač „K“, který se stal prvním superpočítačem s výkonem přes 10 PFLOPS a udržel si první příčku v seznamu Top500.org (test Linpack) po dobu jednoho roku, než ho překonal model Sequoia od IBM. Z pohledu množství superpočítačů patří Japonsko určitě k výjimečné zemi – má totiž třetí největší počet superpočítačů na světě, hned po USA a první Číně. Superpočítač K a jeho architektura je přitom překvapující i dnes – stále vede například v žebříčku Graph500.org.
Ale zatímco u superpočítače K byl výkon tvořen převážně specializovanými procesory SPARC64 VIIIfx od Fujitsu, tentokrát dochází k velké změně. Základem „post-K“ superpočítač totiž bude čip na bázi upravené a rozšířené architektury ARM, která se používá třeba u mobilních telefonů a další elektroniky.
Konkrétně půjde o architekturu ARMv8A-SVE (Scalable Vector Extension, 512bit), která umožní použití v obrovském počtu čipů do společného výpočtu a také pro náročnější výpočty.
Čip bude ve dvou verzích – jeden bude mít 48 základních jader a 2 přídavná jádra pro jednotlivé nody a druhý bude mít 48 jader a 4 jádra obsluhující síťovou a komunikační infrastrukturu. Jeden nod pak bude zahrnovat jeden procesor a v jednom racku jich bude celkem 384 (celkový počet racků Fujitsu zatím neprozradilo). Jako souborový systém se bude používat FEFS a operačním systémem bude samozřejmě Linux.
Největší systém na bázi ARMu
Aby bylo možné postavit efektivní počítačový systém, který dosáhne do oblasti EXAFLOPS, je nutné mít i pokročilý systém spojení mezi jednotlivými čipy a nody. Důležitá je přitom nejen propustnost, ale i nízká odezva.
Fujitsu prozradilo, že bude používat šestirozměrnou topologii Tofu 6D Mesh/Torus (Torus interconnect), kterou původně vyvinulo i pro předchozí superpočítač K. Jako je v poslední době zvykem, Fujitsu s vědeckým týmem z organizace RIKEN rovněž optimalizují výkon s poloviční přesností, což umožní efektivněji zpracovávat aplikace z oblasti umělé inteligence a další, kde maximální přesnost nehrajete tak velkou roli jako u jiných výpočtů. Zároveň se přitom sníží zátěž na operační paměť a superpočítač tak zvládne více se stejnými prostředky.
Fujitsu i RIKEN spolupracují při vývoji čipu i přímo se společností ARM a až bude nový superpočítač postavený, bude se jednat o největší počítačový systém, který pracuje na architektuře ARM. Vzhledem k tomu, že se zároveň má stát i nejvýkonnějším na světě, bude to důležité znamení pro ostatní hráče na trhu a především hlavní konkurenty – Intel a AMD. Především ale pro Intel, který vládne procesorové části nejvýkonnějších superpočítačů na světě.
Zatímco současný superpočítač K má při výkonu 10,5 PFLOPS spotřebu 12,6 MW, nový model si při stonásobném výpočetním výkonu vystačí přibližně s 30 MW až 40 MW. Dokončení se očekává v roce 2021 a bude zajímavé sledovat, zda se Japonsku podaří získat prvenství v této oblasti a jak dlouho se případně udrží na špici. Ostatní totiž ve velkém nasazují výpočetní grafické karty, které však nejsou vhodné pro všechny výpočty, které zvládne superpočítač postavený z obecných procesorů.