SC19:超级计算机继续发展

超级计算机的主要展览和会议展示了包括人工智能,大数据分析,机器学习以及需要高性能计算服务和高性能连接产品的快速扩展的应用程序在内的技术。

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超级计算机和极限计算服务的市场已经从一些高度专业化的机器发展成为一个处于先进技术边缘的庞大行业。从1975年发布的Cray I机器开始,这种高度专业化的计算机的任务是解决最复杂的问题,而这些问题只有使用最先进的技术才能解决。在随后的几年中,使用最新芯片和系统封装的下一代机器继续提高性能,以解决日益复杂的问题。如今,超级计算机能够处理诸如可视化人脑中的神经元3D网络之类的复杂应用。以每秒浮点运算的四千万次运算(千万亿次触发器)来衡量,这些机器可能包含数千个处理器内核,并且消耗100 kW的功率。

SC19是11月17日至22日在科罗拉多州丹佛市举行的超级计算机的主要展览和会议,展示了性能的最新进展以及交付超级计算服务的方式的发展。来自118个国家/地区的13338名注册参加者,该行业真正做到了国际化。组织的列表包括国内,欧洲和亚洲的大学以及政府资助的组织。大约374家参展商展示了包括人工智能,大数据分析,机器学习以及需要高性能计算服务的快速扩展的应用程序在内的技术。这些发展至少在两个方向上驱动着超级计算机产业。

传统上,需要超级计算资源的组织可以设置自己的设施以供内部使用。除了超级用户(如政府,航空航天或医学研究公司)外,这是一个非常昂贵的选择,因为超级计算机技术的迅速发展会在几年内淘汰最先进的机器。另一种方法是将问题和数据集提交给由大学或商业数据中心管理的超级计算机设施。用户可以按小时购买对超级计算机的访问权限。一个典型的供应商可能会拥有几台机器,这些机器的性能可以满足客户的需求。这些高性能计算机(HPC)通常由高度专业的服务器和存储模块组成,这些服务器和存储模块利用最新的通用或图形处理器单元,FPGA和加速器。

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这些系统的设计使用了包括背板,夹层和双轴电缆组件在内的多种封装技术,从而形成了超大型刀片服务器。

在狭窄的2U外壳中运行这么多高性能处理器内核会带来巨大的散热挑战。多家供应商展示了热管理策略,包括风扇壁,用于冷却高速气流的水冷系统,热导管,水冷冷却板以及将其完全浸入封闭回路的氟化液体中。

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与最近云计算在商业计算环境中占主导地位的方式类似,高性能计算也已开始迁移到云中。随着HPC硬件市场变得更具价格竞争力,并受到诸如Open 19之类的开放设计架构的驱动,几家硬件制造商已接受基于云的HPC服务交付。作为HPC服务器,存储和网络交换机的大型制造商,Penguin Computing现在通过其Penguin Computing On-Demand(POD)程序提供HPC即服务。诸如Rescale之类的公司提供对超级计算资源的访问权限,这些资源可以扩展到特定的应用程序,甚至可以缩减到要应用于特定工作的内核数量。用户可以按使用量付费立即访问几乎无限的计算能力,以解决建模,仿真和分析中的各种需求。消除了不断升级内部计算机和维护支持人员的需求。HPC云服务提供商通过ITAR和FedRAMP认证满足对绝对数据安全性的需求。

HPC云服务的含义可能会对电子连接器行业产生重大影响。随着越来越多的用户淘汰内部HPC资源,将减少购买机器的数量,从而减少与HPC相关的连接器的销售。大型商业数据中心将不断更新其容量以支持其云业务。这些机器可能需要可用的最高性能互连,但是相对较少的大型数据中心将导致最先进的铜和光纤互连的销售有限。

定义特定连接器的不断发展的互连协议也在发生变化。PCIe多年来一直是黄金标准,并且多年来一直在不断升级以支持更高的速度。下一代图形处理单元(GPU)的引入使内存带宽成为系统性能的门控因素。最近,GenZ和CXL等引入的标准通过提供更高的带宽,减少的延迟和更大的设计灵活性,正在改变格局。

SC19是一年一度的盛会,将于2020年移至亚特兰大。由于这是系统级别的会议,而不是组件级别的会议,因此很少有连接器制造商参加。今年例外的是I-PEX,Molex和Samtec。

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I-PEX宣布了一个新的嵌入式光模块,该模块具有四个双工25Gb / s通道,容量可支持300米的长度。与PCB的电气连接使用其CABLINE-CA薄型连接器。该中板收发器具有尾纤光纤终端。

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Molex展台的特色是NearStack微型电缆组件,其额定值为112Gb / s PAM4。他们还展示了使用其旗舰产品Impact系列高速背板连接器的大型生产电缆背板组件。

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Molex的主要重点是最近收购的Bittware产品,包括加速器和存储处理器,它们是HPC设备中使用的主要组件。

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Samtec的大型展位设有一系列高速连接器显示器,包括直接连接至硅封装的56Gb / s PAM4,从中板到背板的112Gb / s PAM4前面板,以及下一代数据中心的演示。 eSilicon和Samtec的架构。

在SC19上展示的技术和产品可能会提供一些有用的见识,以了解商业甚至消费者级别产品在未来五年内将面临的挑战。热管理已经成为商业产品中的主要设计考虑因素,但是从经济角度考虑,不允许使用循环冷却水或冷却烟囱和六英寸高的热管的解决方案。芯片制造商在降低处理器功耗方面取得了长足的进步,但是内核数量的增加将继续推动功耗的增长。

从短期到中期,PAM4信令将使设计人员能够利用有据可查的铜互连。除了许多国内外供应商展示的标准可插拔I / O电缆组件外,SC19上几乎没有光学互连的迹象。本地物联网应用推动的边缘计算的增长可能为更长距离的光链路提供新的机会。当系统要求高于56Gb / s的PAM4时,可能有必要在I / O中甚至在盒装应用中广泛采用光学互连。
 
【摘自Bishop杂志,作者:Robert Hult ,December 10, 2019】
 

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