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Amd e i supercomputer: unire efficienza energetica e potenza di calcolo

Fino a qualche anno fa, i supercomputer erano utilizzati solo in poche realtà scientifiche per progetti di ricerca sofisticati, come l’analisi di grandi quantità di dati per risolvere sfide in ambito medico, ambientale e infrastrutturale.

Tuttavia, a causa di eventi come la pandemia e il passaggio a tecnologie basate sul cloud come l’intelligenza artificiale (IA) e il machine learning (ML), il calcolo ad alte prestazioni anche detto high-performance computing  (HPC) – che utilizza supercomputer e cluster di calcolo per risolvere problemi di computazione avanzati – ha iniziato a diffondersi anche nel settore commerciale. Su questo tema si è espresso Roger Benson, Senior Director, Commercial EMEA di Amd

Cosi come il cloud computing ha creato nuovi modi per coinvolgere i clienti e consentire una nuova modalità di lavoro più flessibile, il supercomputing sta aprendo nuove strade all’innovazione ed alla ricerca e sviluppo di nuovi prodotti con diversi ordini di grandezza.

Naturalmente, alcune aziende sono ancora scettiche nei confronti dell’HPC e ritengono che queste tecnologie non avranno rilevanza per le attività quotidiane negli anni a venire. Tuttavia, proprio come l’infrastruttura hyperconverged e la virtual desktop infrastructure (VDI), questa tecnologia apparentemente futuristica sta già delineando il futuro dell’impresa.

Se ci pensiamo bene, l’HPC può essere utilizzato come indicatore delle tecnologie che nei prossimi anni potrebbero diventare di uso “quotidiano”, se particolari CPU e GPU vengono sempre più utilizzate nello spazio HPC, è segno che presto si diffonderanno anche nelle aziende e nel mid-market.

Prestare attenzione a queste tecnologie ora può aiutare le aziende a rimanere all’avanguardia nell’innovazione e mantenere un vantaggio competitivo. Dopo tutto, gli utenti dell’HPC sono tra i cosidetti “early adopter” sempre alla ricerca di  tecnologie innovative da implementare prima che diventino di uso comune.

roger benson AMD
Roger Benson

Amd e l’efficienza energetica dei supercomputer

Si potrebbe pensare che “efficienza energetica e “supercomputing” siano termini che non vanno di pari passo. Dopo tutto, molte di queste macchine richiedono più di un megawatt di elettricità per funzionare, e i costi annuali dell’elettricità possono facilmente raggiungere i milioni di euro.

Tuttavia, i moderni supercomputer non solo supportano le aziende nell’essere più rispettose nei confronti del pianeta con prestazioni per watt straordinarie, ma vengono anche utilizzati per sviluppare la prossima generazione di prodotti e soluzioni a basso consumo di carburante per contribuire a ridurre il livello del cambiamento climatico.

Prendiamo ad esempio “Frontier”, un supercomputer alimentato da CPU Amd Epyc di terza generazione e acceleratori Amd Instinct™ ottimizzati per offrire oltre 1,5 exaflop di potenza di elaborazione di picco. Questo supercomputer ha conquistato il primo posto nell’ultima edizione della lista Top500, ma è anche alla guida della classifica Green500, che misura l’efficienza energetica dei supercomputer.

Mentre il supercomputer al top della precedente lista Green500, “MN-3” in Giappone, forniva 39,38 gigaflop per watt, oggi Frontier – realizzato da HPE per l’Oak Ridge National Laboratory del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti – raggiunge 62,68 gigaflop per watt. Ciò significa che i processori Amd EPYC e gli acceleratori Amd Instinct ora alimentano alcuni dei supercomputer più efficienti al mondo.

lumi amd

Un’altro esempio è “Lumi”, una macchina pre-exascale che si trova presso l’IT Centre for Science (CSC) di Kajaani, in Finlandia, si classifica anche come uno dei supercomputer più efficienti al mondo dal punto di vista energetico, con un rapporto gigaflops/watt di 51,6.

La macchina utilizza una tecnologia simile a quella di Frontier, con una CPU Amd EPYC ottimizzata e quattro acceleratori Amd Instinct MI250X per nodo. Le prestazioni attuali di Lumi, secondo la classifica Top500, sono di 151 petaflop e hanno un picco di performance teorico di oltre 550 petaflop al secondo.

Tuttavia, ciò che rende queste macchine particolarmente interessanti è la memory-coherent ottimizzata della CPU EPYC di terza generazione e della GPU MI250X. Grazie al supporto memory-coherent delle CPU-GPU, in cui una copia dei dati viene elaborata dalla CPU e dalla GPU, viene utilizzata meno energia per leggere/scrivere i dati dalla memoria di sistema, consentendo ai supercomputer di punta di funzionare in modo più efficiente.

Questo è un ottimo esempio di una tecnologia innovativa che, tra pochi anni, probabilmente inizierà a fare la sua comparsa nel mercato dei server. Non solo significa che CPU e GPU non dovranno sprecare energia per lavorare con due insiemi di dati, ma semplifica anche la vita degli sviluppatori di software che potranno scrivere codice unificato per CPU e GPU.

Il supercomputer Lumi vanta inoltre anche un’innovativa “tecnologia di free cooling”, che consente di utilizzare il calore di scarto nella rete di teleriscaldamento di Kajaani. Secondo quanto dichiarato, questa tecnologia ridurrà la carbon footprint annuale dell’intera città di 12.400 tonnellate.

Il raffreddamento dei data center può richiedere fino al 40% del loro consumo energetico totale, ma utilizzando flussi d’aria naturali per il raffreddamento ed evitando il ricircolo di aria calda, come nel caso di Lumi, gli operatori dei data center possono diminuire l’utilizzo di energia e contribuire a ridurre le emissioni associate.

Cosa possiamo imparare

La creazione di un business più sostenibile è diventata una priorità fondamentale, oggi sempre più imprese si pongono obiettivi di efficienza climatica e/o energetica. Per queste aziende è possibile trarre insegnamento dalle tecnologie innovative impiegate da alcuni dei supercomputer più veloci al mondo, in particolare quelli sviluppati da Amd.

Ad esempio, le ricerche condotte da Amd hanno dimostrato che per fornire 1200 VMS sono necessari 10  server dual socket Amd EPYC 7713 rispetto a 15 server dual socket basati su Intel Xeon Platinum 8380, il che si traduce in una riduzione del consumo di energia di circa il 32% e in un risparmio stimato di 70 tonnellate di emissioni di gas serra. Inoltre, con più core per socket e più core per server, è più facile inserire più potenza di elaborazione in un server agile a doppio o singolo socket, consentendo di ridurre ulteriormente il numero e l’ingombro dei server.

Non solo Amd  è già all’avanguardia nell’innovazione HPC e nell’efficienza energetica, ma ha ambizioni ancora più importanti per il futuro, con l’obiettivo di aumentare l’efficienza energetica dei processori e degli acceleratori GPU Instinct di 30 volte dal 2020 al 2025, il che rappresenta un’accelerazione di 2,5 volte rispetto alle tendenze del settore nel periodo 2015-2020 e una riduzione del 97% dell’utilizzo di energia per calcolo in questo periodo.

Sia i responsabili aziendali che quelli IT possono trarre vantaggio dal prestare attenzione alle ultime novità nel mondo dei supercomputer. I supercomputer di oggi vanno oltre le alte prestazioni e la scalabilità e aprono la strada a metodi di calcolo e carichi di lavoro di nuova generazione, come l’intelligenza artificiale, e a un’elevata efficienza energetica per favorire la sostenibilità ambientale.

Anche se il termine “supercomputing” potrebbe non essere in primo piano in alcune realtà  aziendali, è chiaro che l’HPC sta rapidamente diventando uno strumento indispensabile per le aziende che vogliono essere all’avanguardia nel mercato competitivo di oggi. E le CPU Amd alla base di questa tecnologia potrebbero determinare la futura infrastruttura IT di molte aziende.

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