Протягом наступних 10 років комп’ютери досягнуть нового рівня продуктивності – зеттафлопсів. Це будуть найпотужніші суперкомп’ютери світу, які зможуть симулювати ядерні реакції. Але для виконання таких симуляцій для кожного такого суперкомп’ютера порібен буде власний атомний енергоблок. Це за умови, що не відбудеться рішучих кроків для підвищення ефективності наших обчислювальних архітектур, сказала генеральний директор AMD Ліза Су під час свого виступу на Міжнародній конференції твердотільних схем цього тижня.
Корінь проблеми полягає в тому, що хоча таким компаніям, як AMD і Intel, вдається приблизно подвоювати продуктивність своїх центральних і графічних процесорів кожні 2,4 року, поліпшення енергоефективності відстає.
Посилаючись на показники продуктивності та ефективності, отримані від найкращих суперкомп’ютерів, AMD каже, що гігафлопс на ват подвоюється приблизно кожні 2,2 року, що приблизно вдвічі менше, ніж темпи зростання обчислювальної продуктивності систем.
Якщо припустити, що ця тенденція залишиться незмінною, AMD вважає, що ми досягнемо суперкомп’ютера зеттафлоп-класу приблизно через 10 років.
Для довідки, США запустили минулого року перший суперкомп’ютер класу ексафлопс – систему Frontier Національної лабораторії Ок-Ріджа. Суперкомп’ютер із продуктивністю зеттафлоп FP64 був би в 1000 разів потужнішим.
До речі, AMD має більш консервативну оцінку того, коли ми перетнемо бар’єр зеттафлопс, ніж досить гіперболічні заяви Intel про те, що вона перетне цей поріг до 2027 року.
Більше того, генеральний директор AMD каже, що така машина не буде точно бути практичною, якщо обчислювальні архітектури не стануть значно ефективнішими і незабаром.
Якщо все продовжуватиметься за поточною траєкторією, за оцінками AMD, суперкомп’ютеру зеттафлоп-класу знадобиться десь близько 500 мегават потужності. «Це, напевно, занадто, — визнає Су. – Це в масштабі атомної електростанції».
«Це зниження ефективності стає найбільшою проблемою, яку ми маємо вирішити, як з точки зору технології, так і з точки зору сталого розвитку, — сказала вона. – Наше завдання полягає в тому, щоб з’ясувати, як протягом наступного десятиліття ми вважаємо ефективність обчислень пріоритетом номер один».
Частина проблеми, з якою стикаються виробники мікросхем, полягає в тому, що засоби, на які вони традиційно покладалися для досягнення ефективності чергового покоління процесорів, стають менш ефективними.
Повторюючи генерального директора Дженсена Хуанга Nvidia, Су визнає, що закон Мура сповільнюється. «Стає набагато, набагато важче досягти показників щільності, а також ефективності від менших технологічних процесів», – каже вона.
«По мірі того, як ми переходимо до розширених вузлів, ми все ще бачимо покращення, але ці покращення відбуваються набагато повільніше», — додала вона, посилаючись на спроби скоротити техпроцес набагато більше, ніж 5 нм або навіть 3 нм.
Але в той час як удосконалення технологій процесів сповільнюється, Су стверджує, що ще є можливості, і, можливо, не дивно, що більшість із них зосереджена навколо світогляду AMD, орієнтованого на чиплети. «Упаковка — це нова материнська плата», — сказала вона.
За останні кілька років кілька виробників мікросхем прийняли цю філософію. ПMD, яка, ймовірно, популяризувала цей підхід за допомогою чипів для центрів обробки даних Epyc, а пізніше перенесла цю технологію у свої графічні процесори Instinct. Виробники чипів, включаючи Intel, Apple і Amazon, тепер використовують архітектури з кількома кристалами для боротьби з вузькими місцями та прискорення робочих навантажень.
Керівник AMD стверджує, що чиплети дозволять виробникам чипів вирішити проблеми з трьома проблемами ефективності обчислень: обчислювальною енергією, енергією зв’язку та енергією пам’яті.
Модульні чиплетні або плиткові архітектури мають численні переваги. Наприклад, вони можуть дозволити виробникам чипів використовувати оптимальні технології для кожного компонента. AMD використовує одні з найбільш щільних процесів TSMC для своїх процесорів і графічних процесорів, але часто використовує більші вузли для таких речей, як введення/виведення та аналогова сигналізація, які не настільки ефективно масштабуються.
Чиплетні архітектури допомагають зменшити кількість електроенергії, необхідної для зв’язку між компонентами, оскільки комп’ютер, пам’ять і ввід-вивід можуть бути розташовані ближче. А при вертикальному стекуванні, як це зробила AMD із SRAM на своїх X-серії Epycs і Intel з HBM на своїх графічних процесорах Ponte Vecchio, переваги ще більші, стверджують виробники мікросхем.
AMD очікує, що передові технології 3D-упаковки забезпечать у 50 разів більш ефективний зв’язок порівняно зі звичайною пам’яттю та введенням/виведенням.
За матеріалами: The Register
