Trong môi trường kinh doanh tăng tốc ngày nay, nền tảng để ứng dụng thành công công nghệ HPC bắt đầu từ cấu trúc HPC được định hình rõ ràng. Tùy thuộc vào khối lượng công việc và mục tiêu điện toán của tổ chức bạn mà các thiết kế hệ thống HPC khác nhau và tài nguyên hỗ trợ đều có sẵn để giúp bạn đạt được năng suất và hiệu năng có thể mở rộng.
Nguyên tắc cốt lõi cho thiết kế kiến trúc HPC hiện đại
Cấu trúc HPC có nhiều hình thức tuỳ theo nhu cầu của bạn. Các tổ chức có thể những cách khác nhau để thiết kế hệ thống HPC.
Điện toán song song trên các cấu trúc không đồng nhất
Điện toán không đồng nhất cho phép các cụm HPC thực hiện khối lượng công việc lớn và chia thành các tác vụ tính toán riêng biệt được thực hiện cùng một lúc.
Những hệ thống này có thể được thiết kế để nâng cấp hoặc mở rộng quy mô. Thiết kế nâng cấp nghĩa là thực hiện một công việc trong một hệ thống duy nhất và chia nhỏ công việc đó để các lõi riêng lẻ có thể thực hiện, sử dụng càng nhiều máy chủ càng tốt. Ngược lại, các thiết kế mở rộng quy mô liên quan đến việc thực hiện cùng một công việc, chia thành các phần có thể quản lý và phân phối các phần đó cho nhiều máy chủ hoặc máy tính với tất cả các công việc được thực hiện song song.
Khi khối lượng công việc chuyên sâu như mô phỏng, dựng mô hình và phân tích nâng cao trở nên phổ biến hơn, các hệ thống HPC được thiết kế để kết hợp bộ gia tốc ngoài CPU. Những bộ gia tốc này đã giới thiệu một loạt các cấu hình có thể có và không đồng nhất rộng hơn mà các nhà phát triển cần hỗ trợ.
Các nhà phát triển có thể sử dụng lập trình đa kiến trúc oneAPI để tạo ra một cơ sở mã duy nhất chạy hiệu quả trên CPU, GPU và các bộ gia tốc khác để đảm bảo năng suất và hiệu năng phát triển. oneAPI giúp tăng tốc quá trình đổi mới HPC bằng cách loại bỏ các hạn chế của các mô hình lập trình độc quyền, hạn chế sử dụng phần cứng mới và giảm thiểu bảo trì mã. Bộ công cụ Intel® oneAPI Toolkit hỗ trợ các tiêu chuẩn và ngôn ngữ mở hiện có mà các nhà phát triển HPC tin tưởng, bao gồm C, C++, SYCL, Fortran, OpenMP, MPI và Python. Ngoài ra, Intel còn hợp tác với các khung tiêu chuẩn ngành như PyTorch* để mang lại trải nghiệm trơn tru cho các nhà phát triển khi kết hợp AI và HPC, đảm bảo hiệu năng và đổi mới hiệu quả hơn. Khám phá oneAPI và Bộ công cụ Intel® oneAPI Toolkit.
Triển khai HPC trong Môi trường đám mây
Trước đây, các hệ thống HPC bị giới hạn ở dung lượng và thiết kế mà cơ sở hạ tầng tại chỗ có thể cung cấp. Ngày nay, đám mây mở rộng dung lượng cục bộ với các tài nguyên khác.
Điện toán đám mây cung cấp sức mạnh điện toán khổng lồ có thể được mở rộng tùy theo nhu cầu. Bạn có thể chạy khối lượng công việc HPC trên đám mây công cộng hoặc bạn có thể kết hợp cơ sở hạ tầng tại chỗ với đám mây công cộng để mở rộng tài nguyên có sẵn.
Với phương pháp đám mây lai, kết hợp cơ sở hạ tầng tại chỗ với các dịch vụ đám mây công cộng, khối lượng công việc có thể luân chuyển trên tất cả các tài nguyên có sẵn. Tính linh hoạt này cho phép các doanh nghiệp mở rộng quy mô, cùng với cơ hội điều chỉnh và tối ưu hóa tổng chi phí sở hữu (TCO).
Đối với các ứng dụng và khối lượng công việc mới, đám mây công cộng cũng cung cấp các dịch vụ có sẵn cho các doanh nghiệp không có cơ sở hạ tầng tại chỗ.
Cho dù tăng cường cơ sở hạ tầng điện toán tại chỗ hay sử dụng hoàn toàn đám mây, các khối lượng công việc HPC, như mô phỏng phức tạp hoặc học sâu, đều có thể nhận được lợi ích từ mối quan hệ hợp tác chặt chẽ giữa Intel với các nhà cung cấp dịch vụ đám mây.
Để thúc đẩy đổi mới HPC trong đám mây, Intel hợp tác chặt chẽ với các nhà cung cấp dịch vụ đám mây để tối đa hóa hiệu năng. Intel sử dụng các công nghệ như Intel® TDX cho điện toán bảo mật và Intel® AMX để tăng tốc học sâu, giúp cải thiện các dịch vụ đám mây và đơn giản hóa việc đăng ký. Đọc thêm về công nghệ đám mây HPC của chúng tôi và cách chúng có thể giúp nâng cao kết quả.
Chọn bộ xử lý HPC cho khả năng mở rộng và hiệu năng
Với kiến thức chuyên môn sâu rộng về công nghệ HPC, Intel đảm bảo hiệu năng để xử lý khối lượng công việc khắt khe nhất trong tương lai. Bộ xử lý có khả năng thay đổi Intel® Xeon® cung cấp nền tảng rất linh hoạt, có thể dễ dàng mở rộng quy mô để hỗ trợ các yêu cầu hiệu năng đa dạng của khối lượng công việc HPC quan trọng. Để tăng tốc hơn nữa các khối lượng công việc này, GPU trung tâm dữ liệu sắp tới của chúng tôi, có tên mã là Crescent Island, được xây dựng trên Cấu trúc Xe3P, được thiết kế để tối ưu hóa năng lượng và chi phí cho các máy chủ làm mát bằng không khí và để mang lại dung lượng bộ nhớ và băng thông lớn. GPU này hỗ trợ rất nhiều loại dữ liệu, bao gồm FP64, đảm bảo tính linh hoạt cho AI và khối lượng công việc điện toán hiệu năng cao. Mặc dù bộ xử lý Intel Xeon vẫn là nền tảng cho điện toán, Crescent Island lại hỗ trợ khả năng tăng tốc GPU cho khối lượng công việc AI và HPC.
Đổi mới trong hệ thống con bộ nhớ cho Cấu trúc HPC
Bộ nhớ là thành phần không thể thiếu trong thiết kế hệ thống HPC. Chịu trách nhiệm lưu trữ dữ liệu ngắn hạn của hệ thống, bộ nhớ có thể là yếu tố hạn chế đối với hiệu năng quy trình làm việc của bạn. Bộ xử lý Intel® Xeon® chuỗi 6900 giúp khắc phục những tắc nghẽn này trong trung tâm dữ liệu bằng cách thu hẹp khoảng cách trong hệ thống phân cấp lưu trữ và bộ nhớ, để bạn có thể duy trì dữ liệu cho điện toán.
Hiệu năng mở rộng với HPC Fabric
Mạng Intel High Performance (HPN) - được trang bị dòng sản phẩm toàn diện Intel Ethernet, bao gồm bộ điều khiển và bộ điều hợp mạng chuỗi 800 mới nhất - tận dụng khả năng tăng tốc cấp phần cứng, công nghệ định thời gian chính xác và RoCE v2 (RDMA qua Ethernet hội tụ) để đảm bảo độ chính xác cao về thời gian và tốc độ trung tâm dữ liệu lên đến 200GbE, đồng thời giảm thiểu chi phí CPU. Các mạng này đạt thời gian phản hồi ứng dụng xác định cao, độ trễ cực thấp và tài nguyên CPU được tối ưu hóa cần thiết cho khối lượng công việc AI, giao dịch tần số cao và ảo hóa quy mô lớn. Có thể sử dụng các khung và phần mềm trung gian HPC và AI phổ biến hiện có, bao gồm oneAPI, với Intel® HPN thông qua Giao diện OpenFabrics (OFI, còn được gọi là libfabric) và Intel® Ethernet Fabric Suite.
Tối ưu hóa cấu trúc HPC với bộ xử lý hiệu năng cao
Intel cung cấp kiến thức chuyên môn để hiểu sâu về các ứng dụng, cấu trúc HPC và những gì một hệ thống HPC, dù là tại chỗ, trên đám mây hay kết hợp, cần có để giúp người dùng tạo ra thành quả và tối đa hóa thành tích. Với cấu trúc HPC dựa trên nền tảng công nghệ Intel®, bạn có thể sẵn sàng đáp ứng các nhu cầu về HPC, exascale và zettascale trong tương lai.
Ngoài ra, bộ công cụ oneAPI của chúng tôi sẵn sàng giúp các nhà phát triển đơn giản hóa chương trình HPC của họ, cho phép họ hỗ trợ nhiều loại phần cứng hơn và tối đa hóa kết quả kinh doanh.