السر القذر للحوسبة عالية الأداء
أصبحت أجهزة الكمبيوتر العملاقة أكثر قوة من أي وقت مضى ، ولكن بأي ثمن؟
 |
| السر القذر للحوسبة عالية الأداء |
في العقود التي انقضت منذ أن طور سيمور كراي ما يُعتبر على نطاق واسع أول كمبيوتر عملاق في العالم ، CDC 6600(يفتح في علامة تبويب جديدة)، تم شن سباق تسلح في مجتمع الحوسبة عالية الأداء (HPC). الهدف: تحسين الأداء بأي وسيلة وبأي ثمن.
مدفوعة بالتطورات في مجالات الحوسبة والتخزين والشبكات والبرمجيات ، زاد أداء الأنظمة الرائدة تريليون ضعف منذ الكشف عن CDC 6600 في عام 1964 ، من ملايين عمليات الفاصلة العائمة في الثانية (megaFLOPS) إلى quintillions (exaFLOPS).
الحامل الحالي للتاج ، وهو كمبيوتر عملاق ضخم مقره الولايات المتحدة يسمى Frontier ، قادر على تحقيق 1.102 exaFLOPS بواسطة معيار Linpack عالي الأداء (HPL). ولكن يُشتبه في وجود آلات أكثر قوة تعمل في أماكن أخرى ، خلف الأبواب المغلقة.
من المتوقع أن يفيد وصول ما يسمى بأجهزة الكمبيوتر العملاقة إكساسكيل جميع القطاعات تقريبًا - من العلوم إلى الأمن السيبراني والرعاية الصحية والتمويل - ويمهد الطريق لنماذج الذكاء الاصطناعي الجديدة القوية التي كان من الممكن أن يستغرق تدريبها سنوات.
ومع ذلك ، فإن زيادة السرعات بهذا الحجم كان لها تكلفة: استهلاك الطاقة. في حالة الخانق الكامل ، تستهلك شركة Frontier ما يصل إلى 40 ميجاوات(يفتح في علامة تبويب جديدة)من الطاقة ، تقريبًا مثل 40 مليون جهاز كمبيوتر مكتبي .
لطالما كانت الحوسبة الفائقة تدور حول دفع حدود الممكن. ولكن مع تزايد وضوح الحاجة إلى تقليل الانبعاثات واستمرار أسعار الطاقة في الارتفاع ، سيتعين على صناعة HPC إعادة تقييم ما إذا كان مبدأها التوجيهي الأصلي لا يزال يستحق المتابعة.
الأداء مقابل الكفاءة
إحدى المؤسسات التي تعمل في طليعة هذه المشكلة هي جامعة كامبريدج ، والتي طورت بالشراكة مع Dell Technologies العديد من أجهزة الكمبيوتر العملاقة ذات كفاءة الطاقة في طليعة التصميم.
ويلكس 3(يفتح في علامة تبويب جديدة)، على سبيل المثال ، يحتل المركز 100 فقط في مخططات الأداء العام(يفتح في علامة تبويب جديدة)، لكنه يحتل المركز الثالث في Green500(يفتح في علامة تبويب جديدة)، وهو ترتيب لأنظمة HPC على أساس الأداء لكل واط من الطاقة المستهلكة.
في محادثة مع TechRadar Pro ، أوضح الدكتور بول كاليجا ، مدير خدمات الحوسبة البحثية في جامعة كامبريدج ، أن المؤسسة تهتم بشكل أكبر ببناء آلات عالية الإنتاجية وفعالة أكثر من الأجهزة القوية للغاية.
"لسنا مهتمين حقًا بالأنظمة الكبيرة ، لأنها حلول نقاط محددة للغاية. لكن التقنيات المنشورة داخلها قابلة للتطبيق على نطاق أوسع وستمكن الأنظمة بترتيب أبطأ من العمل بطريقة أكثر تكلفة وكفاءة في استخدام الطاقة ، كما يقول الدكتور كاليخا.
"من خلال القيام بذلك ، تقوم بإضفاء الطابع الديمقراطي على الوصول إلى الحوسبة للعديد من الأشخاص. نحن مهتمون باستخدام التقنيات المصممة لأنظمة العصر الكبير لإنشاء أجهزة كمبيوتر عملاقة أكثر استدامة ، لجمهور أوسع. "
في السنوات القادمة ، يتوقع الدكتور كاليجا أيضًا دفعًا شرسًا متزايدًا لكفاءة الطاقة في قطاع HPC ومجتمع مراكز البيانات الأوسع ، حيث يمثل استهلاك الطاقة ما يزيد عن 90٪ من التكاليف ، كما قيل لنا.
التقلبات الأخيرة في أسعار الطاقة المرتبطة بالحرب في أوكرانيا ستجعل تشغيل أجهزة الكمبيوتر العملاقة أكثر تكلفة بشكل كبير ، لا سيما في سياق حوسبة الإكساسكيل ، مما يوضح أهمية الأداء لكل واط.
في سياق Wilkes3 ، وجدت الجامعة أن هناك عددًا من التحسينات التي ساعدت على تحسين مستوى الكفاءة. على سبيل المثال ، من خلال خفض سرعة الساعة التي كانت تعمل بها بعض المكونات ، اعتمادًا على عبء العمل ، تمكن الفريق من تحقيق تخفيضات في استهلاك الطاقة في المنطقة بنسبة 20-30٪.
"ضمن عائلة معمارية معينة ، تكون لسرعة الساعة علاقة خطية مع الأداء ، ولكن لها علاقة مربعة مع استهلاك الطاقة. هذا هو القاتل ، "أوضح الدكتور كاليجا.
"يقلل تقليل سرعة الساعة من سحب الطاقة بمعدل أسرع بكثير من الأداء ، ولكنه يؤدي أيضًا إلى إطالة الوقت المستغرق لإكمال المهمة. لذا فإن ما يجب أن ننظر إليه ليس استهلاك الطاقة أثناء الجري ، ولكن حقًا الطاقة المستهلكة لكل وظيفة. هناك بقعة جميلة ".
البرمجيات هي الملك
بالإضافة إلى ضبط تكوينات الأجهزة لأحمال عمل محددة ، هناك أيضًا عدد من التحسينات التي يجب إجراؤها في مكان آخر ، في سياق التخزين والشبكات ، وفي التخصصات المتصلة مثل التبريد وتصميم الرف.
ومع ذلك ، عند سؤاله عن المكان الذي يرغب تحديدًا في أن يرى الموارد المخصصة في السعي لتحسين كفاءة الطاقة ، أوضح الدكتور كاليجا أن التركيز يجب أن يكون على البرامج ، أولاً وقبل كل شيء.
"الأجهزة ليست هي المشكلة ، إنها تتعلق بكفاءة التطبيق. سيكون هذا هو عنق الزجاجة الرئيسي للمضي قدمًا ، "قال. "تستند أنظمة الإكساسكيل الحالية إلى بنى وحدة معالجة الرسومات وعدد التطبيقات التي يمكن تشغيلها بكفاءة على نطاق واسع في أنظمة وحدة معالجة الرسومات صغير."
"للاستفادة حقًا من تقنية اليوم ، نحتاج إلى التركيز كثيرًا على تطوير التطبيقات. تمتد دورة حياة التطوير على مدى عقود ؛ تم تطوير البرامج المستخدمة اليوم منذ 20 إلى 30 عامًا ، ويكون الأمر صعبًا عندما يكون لديك مثل هذا الرمز طويل العمر الذي يحتاج إلى إعادة بحث ".
ومع ذلك ، فإن المشكلة تكمن في أن صناعة HPC لم تعتاد التفكير في البرامج أولاً. من الناحية التاريخية ، تم إيلاء المزيد من الاهتمام للأجهزة ، لأنه ، على حد تعبير د. كاليخا ، "إنه سهل ؛ أنت فقط تشتري شريحة أسرع. ليس عليك التفكير بذكاء ".
"بينما كان لدينا قانون مور ، مع مضاعفة أداء المعالج كل ثمانية عشر شهرًا ، لم يكن عليك فعل أي شيء [على مستوى البرنامج] لزيادة الأداء. ولكن تلك الأيام قد ولت. الآن إذا أردنا التقدم ، فعلينا العودة وإعادة تصميم البرنامج ".
احتفظ د. كاليجا ببعض الثناء على شركة إنتل في هذا الصدد. نظرًا لأن مساحة أجهزة الخادم أصبحت أكثر تنوعًا من منظور البائع (في معظم النواحي ، تطور إيجابي) ، فمن المحتمل أن يصبح توافق التطبيقات مشكلة ، لكن Intel تعمل على إيجاد حل.
"أحد المميزات التي أراها لشركة Intel هي أنها تستثمر الكثير [من الأموال والوقت] في النظام البيئي OneAPI ، لتطوير قابلية نقل الكود عبر أنواع السيليكون. إنه هذا النوع من سلاسل الأدوات التي نحتاجها ، لتمكين تطبيقات الغد من الاستفادة من السيليكون الناشئ ، "يلاحظ.
بشكل منفصل ، دعا د. كاليخا إلى تركيز أكثر إحكامًا على "الحاجة العلمية". في كثير من الأحيان ، "تسوء الأمور في الترجمة" ، مما يؤدي إلى عدم التوافق بين هياكل الأجهزة والبرمجيات والاحتياجات الفعلية للمستخدم النهائي.
ويقول إن اتباع نهج أكثر نشاطًا للتعاون عبر الصناعة من شأنه أن يخلق "دائرة فاضلة" تتألف من المستخدمين ومقدمي الخدمات والبائعين ، والتي ستترجم إلى فوائد من منظور الأداء والكفاءة .
مستقبل زيتاسكال
بطريقة نموذجية ، مع سقوط علامة الإكساسكيل الرمزية ، سيتحول الانتباه الآن إلى المرحلة التالية: زيتاسكال.
قال الدكتور كاليخا: "إن Zettascale هو العلم التالي على الأرض ، وهو عبارة عن طوطم يسلط الضوء على التقنيات اللازمة للوصول إلى المرحلة التالية في تطورات الحوسبة ، والتي لا يمكن الحصول عليها اليوم."
"أسرع الأنظمة في العالم غالية الثمن للغاية مقابل ما تحصل عليه منها ، من حيث المخرجات العلمية. لكنها مهمة ، لأنها تُظهر فن الممكن وتحرك الصناعة إلى الأمام ".
ما إذا كانت الأنظمة القادرة على تحقيق أداء zettaFLOPS واحد ، أقوى ألف مرة من المحصول الحالي ، يمكن تطويرها بطريقة تتماشى مع أهداف الاستدامة ستعتمد على قدرة الصناعة على الاختراع.
لا توجد علاقة ثنائية بين الأداء وكفاءة الطاقة ، ولكن ستكون هناك حاجة لجرعة صحية من المركبات في كل تخصص فرعي لتقديم زيادة الأداء اللازمة داخل غلاف طاقة مناسب.
من الناحية النظرية ، توجد نسبة ذهبية للأداء لاستهلاك الطاقة ، حيث يمكن القول بأن الفوائد التي تعود على المجتمع من HPC تبرر إنفاق انبعاثات الكربون.
سيظل الرقم الدقيق بعيد المنال في الممارسة بالطبع ، لكن السعي وراء الفكرة هو بحد ذاته بالتعريف خطوة في الاتجاه الصحيح.
تعرف ايضا على :-
كن خبير معتمد في مجال الحوسبة السحابية مع تدريب AWS
Buyako Saka is in fact all the time an option , but you’ll pay a little extra for him. The random pattern of signatures verified did not project the required 110% of valid signatures required; due to this fact, counties had to conduct a full pattern with a deadline of May 26, 2021. On May 26, the state reported that 1,061,282 signatures have been valid—64,143 more than the minimal number required to look on the ballot. On June 9, 2020, the marketing campaign sued the state to extend the deadline to file signatures beyond July 20, 2020. The lawsuit requested the court docket to extend the deadline until all California counties have moved into the third 우리카지노 reopening levels following the coronavirus stay-at-home order or by {at least|a minimal of|no less than} 90 days. Signatures are first filed with native election officers, who determine the whole number of signatures submitted.
ردحذف