AMD EPYC が Cray のスーパーコンピューターに!

5 年ぶりに、Cray は AMD チップを搭載したスーパーコンピュータを販売する予定だそうです。同社は CS500 製品ラインに EPYC 7000 プロセッサーのサポートを追加したと発表しました。

TOP500 の NEWS 欄には、毎週スーパーコンピューターに関する最新情報が報告されています。残念ながら、日本のメディアではほとんど報道されません。
本ウェブサイトでは、それらのニュースを定期的に日本語で紹介していきます。

今回紹介する記事は、
AMD Makes EPYC Return to Cray Supercomputers
April 18, 2018

概要

つい最近までは、CS500 を注文するときには、Intel Xeonプロセッサ、Intel Xeon Phiプロセッサ、または Intel Xeon と NVIDIA Tesla プロセッサの組み合わせ、という 3 通りのオプションしかありませんでした。しかし、AMD EPYC 7000 CPU という 4 番目のオプションが利用可能になりました。AMD ベースの HPC マシンを Cray から購入することができたのは、同社が Opteron 搭載の XE6 および XK7 スーパーコンピュータを 2013 年に販売していたときが最後でした。

現在、CS500 は業界標準のハードウェアを使用した x86 ベースのラックマウント型サーバを提供する Cray の主力 HPC クラスタプラットフォームです。独自の Aries ネットワークを使用する XC ラインとは異なり、CS500 は Mellanox InfiniBand または Intel Omni-Path をシステムの相互接続として使用できます。システムサイズは 11,000 ノード、約 40 ペタフロップに制限されています。

Cray の新しい EPYC サーバーは、4 つのデュアルソケットノードで構成された 2U シャーシに収容されます。各ノードは 2 つの PCIe Gen3 x16 スロットをサポートし、デュアルレールオプションが必要な場合は 200 Gbps の InfiniBand または Omni-Path を利用できます。SATA ディスクと SSD もサポートされています。

なぜ製品ラインに EPYC を加えたかについては、Crayの発表で明らかにはされませんでした。同社の上級副社長兼最高マーケティング責任者であるフレッド・コホート氏は、「必要な性能とスケーラビリティを提供する最適化されたプログラミング環境を備えた包括的な高密度システムを提供するためのコミュニティに対する Cray の取り組みを象徴するものです」と述べただけです。

もちろん、幅広いロジックを使用すれば、AMD のチップを実際にサポートすることを正当化することができます。いずれにしても、Cray が AMD のプロセッサのメリットを吹聴してインテルを怒らせることはおそらくないと思います。Crayのプロダクトマーケティングディレクター Chris Lindahl は「新しいEPYCノードはメモリ帯域幅が律速となるアプリケーションを使用している顧客にとっては最高のものだと」語りました。たとえば、計算流体力学(CFD)コードを実行するユーザーにとっては良い選択となります。

EPYC 7000 チップのハイライトの 1 つであり、いくつかの HPC ワークロードで Xeon CPU を超えることができる主な理由の 1 つは、8 つの DDR4 チャネルのサポートです。 AMD は、デュアルソケット EPYC ノード上の 16 個の DIMM スロットすべてが 2666MHz のメモリで満たされている場合、理論上のメモリ帯域幅は 341 GB/秒です(AMD の最新の Xeon Skylake プロセッサは 6 チャネルしかサポートしていません)。同社によれば、2400MHz のメモリでも、307GB /秒を達成することができます。これは、Xeon ベースのシステムが提供できるものよりもはるかに高速です。

言うまでもなく、メモリサブシステムのパフォーマンスは、ピークチャネル速度を加算するだけのものではなく、もっと複雑なものです。キャッシュの振る舞いやメモリコントローラのロジックなども考慮する必要があります。さらに、実際のアプリケーションのデータアクセスの振る舞いは、さらに問題を複雑にします。それにもかかわらず、EPYC 7000 プロセッサは、前述の CFD カテゴリを含む多くのメモリに依存する HPC アプリケーションで非常に優れているという傾向があります。

昨年の夏、HPC コンサルタントの Joshua Mora は、コンパクトな EPYC 7000 システムと Xeon Skylake ベースの2つのシステムで、よく知られた CFD Fluent コードを実行しました。 AMD が投稿した動画によれば、EPYC システムは CFD コードを Xeon システムより約 78%高速に実行しました。他の人によるテストでも、これは確認されたようです。

すべての HPCコード、またはすべてのメモリに限定されたコードでも同じように動作するわけではありませんが、HPC 環境全体でデータ要求の高いアプリケーションが増えていることを考えると、EPYC が競合製品に比べてより良い性能示すこともあります。しかし、AVX-512 が有効な場合には、Xeon Skylakeプロセッサは依然として浮動小数点計算性能に優れています。また、クロック速度の速い Xeon では、整数のパフォーマンスさえも高速になる傾向があります。計算性能とメモリ帯域の両方を必要としている Cray の顧客は、特定のアプリケーションのニーズに合わせて、おそらく Xeon と EPYC を組み合わせて購入すると思われます。

現在のところ、GPU や FPGA のようなコプロセッサを備えた AMD CPU を提供しているCS500 の設定はないようです。 CS500 はアクセラレーションのためのオプションではありません。 仕様書によれば、CS500 で可能なのは、ノードあたりの 1 つの NVIDIA ケプラー世代の K40 GPU の搭載を搭載することです。 クラスタプラットフォームで最先端のアクセラレーションを望むなら、顧客は当然 CS-Storm 製品を選択すべきでしょう。

Cray は現時点では顧客を開示していませんが、明らかに存在しています。 Lindahl 氏は、「製品紹介の現段階で、強力なパイプラインが既にあります」と我々に語りました。 その場合、Cray がその可能性に関する指針を提示していないにもかかわらず、同社の XC スーパーコンピュータプラットフォーム用の EPYC オプションがそう遠くないものであると想像できるでしょう。

いずれにせよ、EPYC を搭載した CS500 クラスターを購入できるようになりました。 今年の夏には一般的に利用可能となる予定だそうです。

感想

昨年かなり騒がれて登場した EPYC。徐々に各所で利用され始めているようですね。管理人はまだ使用したことがありませんので、計算化学分野において EPYC がどれくらい使えるのかは知りません。

アメリカの Amazon では EPYC を購入することができますが、計算化学.com では特に購入する予定はありません。それよりも 7nm プロセスになると噂の Threadripper2 の方に予算を確保しておく予定です。

記事中に間違い等ある場合は、コメント欄、twitter またはメールにてお知らせいただけると幸いです。

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