ال کاپیتان بالاتر از فرانتیر: سریع‌ترین ابررایانه جهان
ال کاپیتان از آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور (LLNL) به عنوان قدرتمندترین ابررایانه جهان تاج بر سر گذاشته است. این دستگاه پایان‌دهنده دوره ۲.۵ ساله فرانتیر در صدر لیست Top500 است.
با داشتن عملکردی شگفت‌انگیز به میزان ۱.۷۴ اگزا فلاپ در شرایط دقت مضاعف، ال کاپیتان تقریباً ۳۰ درصد سریع‌تر از پیشینیان خود است. این دستگاه یک معیار جدید برای محاسبات با عملکرد بالا (HPC) به‌وجود آورده‌است.
تکنولوژی پشت‌صحنه ال کاپیتان
ال کاپیتان که توسط HPE Cray ساخته شده، توسط ۴۴،۵۴۴ واحد پردازش سریع (APU) AMD Instinct MI300A تقویت می‌شود. هر APU شامل ۲۴ هسته پردازنده Zen 4 با شش پردازنده CDNA 3 است که می‌توانند تا ۱۲۲.۶ ترا فلاپ عملیات ماتریسی را ارائه دهند. این پردازش‌ها توسط ۱۲۸ گیگابایت حافظه با پهنای باند بالا HBM3 در هر چیپ پشتیبانی می‌شود که ۵.۳ ترابایت در ثانیه پهنای باند ارائه می‌دهد.
سیستم بروی بیش از ۱۱،۱۳۶ نود عمل می‌کند که هر نود شامل چهار MI300A است و از طریق یک اینترکانکت Slingshot-11 با سرعت ۲۰۰ گیگابیت بر ثانیه متصل می‌شوند. به‌طور کلی، ال کاپیتان دارای ۵.۴ پتابایت حافظه است که به اجرای پیچیده‌ترین شبیه‌سازی‌ها با دقت و سرعت بی‌نظیر کمک می‌کند.
برونیس آر. دو سوپینسکی، مدیر ارشد فناوری محاسبات لیورمور در LLNL، توضیح داد که همزمانی حافظه بین CPU و GPU «برنامه‌نویسی و بهینه‌سازی را به‌طور قابل‌توجهی ساده‌تر می‌کند.»
پیشرفت امنیت ملی و علم
ماموریت اصلی ال کاپیتان حفاظت از زرادخانه هسته‌ای ایالات متحده است.
کوری هیندرستین از اداره امنیت هسته‌ای ملی (NNSA) بر اهمیت آن تأکید کرد: «به عنوان اولین رایانه اگزااسکل NNSA، این دستگاه گامی مهم در تعهد ما برای اطمینان از ایمنی، امنیت و قابلیت اطمینان زرادخانه هسته‌ای کشورمان بدون نیاز به ازسرگیری آزمایش‌های هسته‌ای زیرزمینی می‌باشد.»
علاوه بر نقش دفاعی آن، ال کاپیتان از تحقیقات پیشگامانه در زمینه‌های مختلف حمایت خواهد کرد. از زیست‌شناسی و پیش‌بینی وضعیت جوی گرفته تا نظارت بر زلزله و هوش مصنوعی، قابلیت‌های این سیستم تأثیرات بسیاری خواهد داشت.
ابررایانه همچنین مکمل دستگاه کوچکتر خود، توولامن، خواهد بود که به ۲۰۸ پتا فلاپ دست یافت و به این ترتیب مقیاس‌پذیری معماری MI300A را به نمایش گذاشت.
ال کاپیتان: بهره‌وری و پتانسیل
ال کاپیتان نه تنها قدرتمند است بلکه بسیار کارآمد می‌باشد و در هر وات ۵۸.۸۹ گیگا فلاپ عملیات را انجام می‌دهد. این سیستم در جایگاه ۱۸ لیست Green500 قرار دارد که برای سیستمی با این اندازه جایگاه تحسین‌برانگیزی است.
با این حال، جا برای بهبود وجود دارد. در حال حاضر، ابررایانه در ۶۲٪ از توان نظری اوج خود که ۲.۷۹ اگزا فلاپ است، کار می‌کند.
دو سوپینسکی پیشنهاد کرد که بهینه‌سازی‌های بیشتری ممکن است بررسی شود: «ما قصد نداریم چرخه‌های بی‌پایان را صرف بهینه‌سازی عملکرد Linpack کنیم. برای این سیستم را نخریده‌ایم. پیش‌بینی می‌کنم که احتمالاً Linpack را یک بار کامل مقیاسی دیگر اجرا خواهیم کرد، احتمالاً زمانی که سیستم را به شبکه طبقه‌بندی‌شده‌مان انتقال می‌دهیم.»
دستیابی به ۲ اگزا فلاپ در عملکرد دنیای واقعی هنوز یک هدف بالقوه است، اما این نیازمند گذر از ۷۲٪ از بهره‌وری اوج یا سرمایه‌گذاری سخت‌افزاری اضافی است.
نگاهی جهانی
در حالی که محوری بودن ال کاپیتان آشکار است، منظره ابررایانه‌ای جهانی همچنان در حال تحول است. فرانتیر که قبلاً رهبری Top500 را به‌عهده داشت، اکنون با سیستم‌های دیگری مانند HPC6 ایتالیا و آلپ‌های سوئیس رقابت می‌کند که در رده‌های بالاتر قرار گرفته‌اند.
شایان ذکر است که اروپا هنوز به مرز اگزااسکل نرسیده است، هرچند سیستم جویوپتر می‌تواند این وضعیت را تغییر دهد.
در همین حال، چین همچنان به عنوان یک عامل ناشناخته باقی می‌ماند، با گزارش‌هایی از سیستم‌های قادر به اگزااسکل مانند Sunway Oceanlite و Tianhe-3، اگرچه هیچ گزارشی رسمی به لیست Top500 ارائه نشده است.
به‌رغم این پیشرفت‌ها، ال کاپیتان به عنوان گواهی بر رهبری آمریکا در HPC محسوب می‌شود. این دستگاه نه تنها فناوری را پیش می‌برد، بلکه نشان‌دهنده اهمیت قدرت محاسباتی برای علم و دفاع مدرن است.
