一年間、7000のXeon Phiカード：TACCの経験

Nicole Hemsoth

2012年11月に戻って、ちょうどブランド化され、公式に発表されたIntel Xeon Phiは、米国有数の科学コンピューティングセンターのひとつで、既に一部の一流の研究の背後にある。テキサス先端計算センター（TACC）の指導者たちによると、コプロセッサは、昨年来、アプリケーションの広い分野の中へ重要な境界を作った。

テキサス先端計算センター（TACC）のStampedeスーパーコンピュータは、膨大な規模でPhiを展開する最初の大規模システムだった。我々は、単独のXeonシステムをベースとし約10万プロセッサで2.2Petaflopsの性能を持つデルに統合されたシステムに関するTACC(1月にセンターから引退したJay Boisseauの後任)のディレクター代行、Dan Stanzioneと話をした。これに加えて、Stampedeは、大規模な共有メモリシステム、GPUコンピューティングだけでなくオンシステム可視化をサポートするためのGPUを含む、幾つかの専門的なサブシステムを持っている。ほぼ7,000のXeon Phiカードは、別の7.5Petaflopsを追加し、約10Petaflopsで最新のTop 500リストの第7位をシステムにもたらした。

TACCでのXeon Phiについての利用事例は、インフルエンザワクチン研究のための分子動力学、量子色力学、そしてますます天気予報を含む、少しの重要な分野で最も注目に値します、とStanzioneは話す。しかし、Phiカードの彼らの配備は、始まりは通常よりむしろ異なっていた。彼らは、Phiカードに先行してStampedeノードをよく受け取っていたので、チームは、各カードを手で各ノードに1枚(一部は2枚装備されているが)、後でインストールする必要があった。15万本近いネジを突き通すことを別にして、これはユーザーが新しいアーキテクチャで起こるステージングプロセスを回避することを余儀なくされたことを意味した。

多くのユーザーのために、Phiを急いで調べるためにワークステーションや小規模実験用クラスター上で時間を割く代わりに、彼らはフルスケールの中へ飛び込んだ。この利点は、つまり、Stanzioneと彼のチームはPhi実装のライフサイクル全体を知ることができた。それは極小さな実験的試行で始めたが、時間をかけて、ユーザーグループの幾つかに浸透し、一部は本格利用に素早く移り、数万コアへ実行サイズを拡大しているように思える。Stanzioneは、彼らはPhiの使用率が毎月のサイクルの1〜2%から10〜20%へ成長しているようだと話す。

「Phiは、いくつかのソリューション（GPU、FPGA、APUなど）の1つで、スーパーコンピューティングの現在の傾向である消費電力と性能曲線の変化に焦点を当ています。トランジスタや制御は、すべての世代の中でより効率的になっていますが、計算のための私たちの需要が電力効率よりも速く成長しているので、依然より多くの電力を使う、相当に大きなシステムに結局なってしまいます。」とStanzioneは言った。彼は、Stampedeが踏み込んだRangerシステムの背景でこの主張を展開し、Stampedeの基本システムが、Rangerだったときの約4倍の計算能力であるが、それはまたRangerの約2倍の電力と占有面積だと指摘している。「それは私たちが永遠に居続けることが出来る曲線ではありません。Xeon Phiは、シンプルなアーキテクチャだが同じサイズのパッケージにより多くのモノを載せたより単純なコアを私たちに与えることによって、本当にこれらの消費電力と性能曲線を変えるIntelのアプローチです。 」

Stanzioneは、「私たちは、トランジスタあたり同じ電力を持っていますが、浮動小数点演算あたりははるかに少ない電力です・・・ARM、GPUや他の人たちは、その問題に対する異なるアプローチを取っていますが、私たちはPhiと共に行いました。これらのアーキテクチャのいずれかがより多くの並列性をチップ上に持っているにも拘らず、アプリケーションでずっと多くの並列性を露わにする必要があるため、私たちはそれらのすべてを通して注意深く観察しました。しかしPhiは、私たちのユーザーの最大の特定領域に最もなじみがありました　ー　それは、お馴染みのx86プログラミングモデル、スレッド化のためのOpenMPと、タスクベース並列処理のためのMPIです。」

「GPU、あるいはXeon Phiのいずれかを見ていても、それは両方とも今は別々のカードで、CPUへオフロードするアクセラレータの世界にあり、私はそれらはどちらもメインラインで将来・・・さほど遠くない将来・・・に来るモノを予見しています。私たちは、これらはメインラインプロセッサの一部となるように、これらのアーキテクチャのためのコードを最適化するために、今取り組んでいる仕事は、確かに完全に成果を上げるでしょう。なので、『それらを採用すべき』はさほど多くありませんし、それは将来に向けてジャンプしたいかどうかです。」

Stanzioneとの完全なインタビューをここで聞くことができる。