No ambiente empresarial acelerado de hoje, a base para a adoção bem-sucedida da tecnologia HPC começa com uma arquitetura de HPC bem definida. Dependendo das cargas de trabalho e das metas de computação da organização, diferentes projetos de sistemas de HPC e recursos de suporte estão disponíveis para impulsionar a produtividade e o desempenho escalável.
Princípios fundamentais para o projeto de arquiteturas modernas de HPC
A arquitetura de HPC assume muitas formas, de acordo com as necessidades. As organizações podem escolher diferentes maneiras de projetar sistemas de HPC.
Computação paralela em arquiteturas heterogêneas
A computação heterogênea permite que os clusters de HPC processem grandes cargas de trabalho, dividindo-as em tarefas computacionais independentes e executando-as simultaneamente.
Esses sistemas podem ser projetados para escalar vertical ou horizontalmente. Os projetos de escala vertical consistem em executar uma tarefa dentro de um único sistema e dividi‑la de modo que núcleos individuais realizem o trabalho, aproveitando ao máximo os recursos do servidor. Em contraste, os designs de escala horizontal dividem essa mesma tarefa em partes gerenciáveis e as distribuem entre vários servidores ou computadores, com todo o trabalho sendo executado em paralelo.
À medida que cargas de trabalho intensivas, como simulações, modelagem e análises avançadas, se tornam mais comuns, os sistemas de HPC estão sendo projetados para incorporar aceleradores, além de CPUs. Esses aceleradores introduziram uma variedade mais ampla e heterogênea de configurações que os desenvolvedores precisam suportar.
Os desenvolvedores podem usar a programação multiarquitetura do oneAPI para criar uma única base de código que seja executada de forma eficiente em CPUs, GPUs e outros aceleradores, tornando o desenvolvimento mais produtivo e com melhor desempenho. O oneAPI acelera a inovação em HPC ao eliminar as restrições de modelos de programação proprietários, facilitando a adoção de novo hardware e reduzindo a manutenção de código. O Intel® oneAPI Toolkit oferece suporte a padrões e linguagens abertos do setor que os desenvolvedores de HPC já utilizam, incluindo C, C++, SYCL, Fortran, OpenMP, MPI e Python. Além disso, a Intel trabalha com frameworks padrão do setor, como PyTorch*, para fornecer uma experiência de desenvolvedor integrada que combina IA e HPC, permitindo maior desempenho e inovação. Explore o oneAPI e o Intel® oneAPI Toolkit.
Implantação de HPC em ambientes de nuvem
No passado, os sistemas HPC eram limitados pela capacidade e pelo projeto que a infraestrutura local poderia fornecer. Hoje, a nuvem estende a capacidade local com recursos adicionais.
A computação em nuvem oferece uma enorme capacidade computacional que pode ser escalada de acordo com a demanda. É possível executar cargas de trabalho de HPC na nuvem pública ou combinar a infraestrutura local com a nuvem pública para estender os recursos disponíveis.
Com uma abordagem de nuvem híbrida, que combina infraestrutura local com serviços de nuvem pública, as cargas de trabalho podem fluir livremente entre todos os recursos disponíveis. Essa flexibilidade permite às empresas escalar horizontalmente e otimizar o custo total de propriedade (TCO).
Para novas aplicações e cargas de trabalho, a nuvem pública também oferece serviços disponíveis para empresas sem uma infraestrutura local existente.
Seja aprimorando a infraestrutura de computação local ou utilizando totalmente a nuvem, as cargas de trabalho de HPC, como simulações complexas ou aprendizado profundo, podem se beneficiar da profunda colaboração da Intel com provedores de serviços em nuvem.
Para impulsionar a inovação em HPC na nuvem, a Intel trabalha estreitamente com provedores de serviços em nuvem para maximizar o desempenho. A Intel utiliza tecnologias como Intel® Trust Domain Extensions para computação confidencial e Intel® Advanced Matrix Extensions para aceleração de aprendizado profundo, aprimorando os serviços de nuvem e simplificando a integração. Leia mais sobre nossas tecnologias de HPC na nuvem e como elas podem aprimorar resultados.
Seleção de processadores de HPC para escalabilidade e desempenho
Com nossa ampla experiência em tecnologias de HPC, a Intel oferece o desempenho para lidar com as futuras cargas de trabalho mais exigentes. Os processadores escaláveis Intel® Xeon® proporcionam uma plataforma altamente versátil, capaz de escalar de forma contínua para atender aos diversos requisitos de desempenho de cargas de trabalho críticas de HPC. Para acelerar ainda mais essas cargas de trabalho, nossa próxima GPU de data center, de codinome Crescent Island, é baseada na Arquitetura Xe3P. Ela foi projetada para ser otimizada em energia e custo para servidores com resfriamento a ar, além de apresentar grande capacidade e largura de banda de memória. Ela suporta uma variedade de tipos de dados, incluindo FP64, permitindo flexibilidade para cargas de trabalho de IA e High Performance Computing. Embora os processadores Intel Xeon continuem sendo a base para a computação, o Crescent Island adiciona aceleração de GPU para cargas de trabalho de IA e HPC.
Inovações em subsistemas de memória para arquitetura de HPC
A memória é um componente integrante do projeto do sistema de HPC. Responsável pelo armazenamento de dados de curto prazo de um sistema, a memória pode ser um fator limitante do desempenho do fluxo de trabalho. Os processadores Intel® Xeon® Série 6900 ajudam a superar esses gargalos no data center ao preencher as lacunas na hierarquia de armazenamento e memória, garantindo o fluxo contínuo de dados para processamento.
Desempenho escalado com malha de HPC
O Intel High Performance Networking (HPN) — equipado com a abrangente linha de produtos Ethernet Intel, incluindo os mais recentes controladores e adaptadores de rede da Série 800 — utiliza a aceleração ao nível de hardware, a tecnologia de temporização precisa e o RoCE v2 (RDMA sobre Ethernet convergente) para oferecer temporização altamente precisa e velocidades de data center de até 200 GbE, minimizando a sobrecarga na CPU. Essas redes alcançam tempos de resposta de aplicativos altamente determinísticos, latência ultrabaixa e recursos de CPU otimizados, requisitos essenciais para cargas de trabalho de IA, negociação de alta frequência e virtualização em grande escala. O middleware e os frameworks populares de HPC e IA, incluindo oneAPI, podem ser usados com o Intel® HPN por meio das OpenFabrics Interfaces (OFI, também conhecidas como libfabric) e do Intel® Ethernet Fabric Suite.
Otimização da arquitetura de HPC com processadores de alto desempenho
A Intel fornece o conhecimento para compreender profundamente aplicações e arquiteturas de HPC, bem como o que um sistema HPC — seja local, em nuvem ou híbrido — exige para ajudar os usuários a gerar resultados e maximizar as realizações. Com uma arquitetura de HPC construída sobre a base das tecnologias Intel®, sua organização estará preparada para atender às necessidades de HPC, exascale e zettascale do futuro.
Além disso, nossos kits de ferramentas oneAPI estão prontos para ajudar os desenvolvedores a simplificar sua programação de HPC, permitindo que eles suportem mais tipos de hardware e maximizem os resultados dos negócios.