В течение следующих 10 лет компьютеры достигнут нового уровня производительности – зеттафлопсов. Это будут мощные суперкомпьютеры мира, которые смогут симулировать ядерные реакции. Но для выполнения таких симуляций для каждого такого суперкомпьютера будет нужен собственный атомный энергоблок. Это при условии, что не произойдет решительных шагов по повышению эффективности наших вычислительных архитектур, сказала генеральный директор AMD Лиза Су во время выступления на Международной конференции твердотельных схем на этой неделе.
Корень проблемы состоит в том, что хотя таким компаниям как AMD и Intel удается примерно удваивать производительность своих центральных и графических процессоров каждые 2,4 года, улучшение энергоэффективности отстает.
Ссылаясь на показатели производительности и эффективности, полученные от лучших суперкомпьютеров, AMD говорит, что гигафлопс на ватт удваивается примерно каждые 2,2 года, что примерно вдвое меньше темпов роста вычислительной производительности систем.
Если предположить, что эта тенденция останется неизменной, AMD считает, что мы достигнем суперкомпьютера зеттафлоп-класса примерно через 10 лет.
Для справки, США запустили в прошлом году первый суперкомпьютер класса эксафлопс — систему Frontier Национальной лаборатории Ок-Риджа. Суперкомпьютер с производительностью зеттафлоп FP64 был бы в 1000 раз мощнее.
Кстати, AMD имеет более консервативную оценку того, когда мы пересечем барьер зеттафлопс, чем достаточно гиперболические заявления Intel о том, что она пересечет этот порог к 2027 году.
Более того, генеральный директор AMD говорит, что такая машина не будет точно быть практичной, если вычислительные архитектуры не станут гораздо эффективнее и скоро.
Если все будет продолжаться по текущей траектории, по оценкам AMD, суперкомпьютеру зеттафлоп-класса понадобится около 500 мегаватт мощности. «Это, наверное, слишком, – признает Су. – Это в масштабе атомной электростанции».
«Это снижение эффективности становится наибольшей проблемой, которую мы должны решить как с точки зрения технологии, так и с точки зрения устойчивого развития, — сказала она. – Наша задача состоит в том, чтобы выяснить, как в течение следующего десятилетия мы считаем эффективность вычислений приоритетом номер один».
Часть проблемы, с которой сталкиваются производители микросхем, состоит в том, что средства, на которые они традиционно возлагались для достижения эффективности очередного поколения процессоров, становятся менее эффективными.
Повторяя генерального директора Дженсена Хуанга Nvidia, Су признает, что закон Мура замедляется. «Стает намного, гораздо труднее достичь показателей плотности, а также эффективности от меньших технологических процессов», – говорит она.
«По мере того, как мы переходим к расширенным узлов, мы все еще видим улучшения, но эти улучшения происходят гораздо медленнее», — добавила она, ссылаясь на попытки сократить техпроцесс гораздо больше, чем 5 нм или даже 3 нм.
Но в то время как усовершенствование технологий процессов замедляется, Су утверждает, что есть еще возможности, и, возможно, неудивительно, что большинство из них сосредоточено вокруг мировоззрения AMD, ориентированного на чиплеты. «Упаковка — это новая материнская плата», — сказала она.
За последние несколько лет несколько производителей микросхем приняли эту философию. ПMD, вероятно, популяризировала этот подход с помощью чипов для центров обработки данных Epyc, а позже перенесла эту технологию в свои графические процессоры Instinct. Производители чипов, включая Intel, Apple и Amazon, теперь используют архитектуру с несколькими кристаллами для борьбы с узкими местами и ускорения рабочих нагрузок.
Руководитель AMD утверждает, что чиплетты позволят производителям чипов решить проблемы с тремя проблемами эффективности вычислений: вычислительной энергией, энергией связи и энергией памяти.
Модульные чиплетные или плиточные архитектуры имеют многочисленные преимущества. Например, они могут позволить производителям чипов использовать оптимальные технологии для каждого компонента. AMD использует одни из наиболее плотных процессов TSMC для своих процессоров и графических процессоров, но часто использует большие узлы для таких вещей, как ввод/вывод и аналоговая сигнализация, которые не столь эффективно масштабируются.
Чиплетные архитектуры помогают уменьшить количество электроэнергии, необходимой для связи между компонентами, поскольку компьютер, память и ввод-вывод могут быть расположены ближе. А при вертикальной стеке, как это сделала AMD из SRAM на своих X-серии Epycs и Intel с HBM на своих графических процессорах Ponte Vecchio, преимущества еще больше, утверждают производители микросхем.
AMD ожидает, что передовые технологии 3D-упаковки обеспечат в 50 раз более эффективную связь по сравнению с обычной памятью и вводом/выводом.
По материалам: The Register
