高性能計算 （HPC） 已成為我們現(xiàn)代世界的重要組成部分，執(zhí)行對科學研究、工程、安全和其他領域至關重要的復雜模擬和計算。然而，隨著對HPC的需求不斷增長，通常是在超級計算機和大型數(shù)據(jù)中心，對其環(huán)境影響的擔憂也在增加。近年來，鑒于對總擁有成本和氣候問題的影響，人們越來越關注數(shù)據(jù)中心的可持續(xù)性。在這篇博文中，我們將探討有關數(shù)據(jù)中心能效的一些關鍵問題，并討論 AMD 幫助減少 HPC 對環(huán)境的影響的一些策略。

數(shù)據(jù)中心面臨的最大挑戰(zhàn)之一是當您擴展到百萬兆次級及更高規(guī)模時，它們的能耗。服務器節(jié)點消耗大量能量，HPC 需要更多能量，其所有 CPU 和加速器，這使得提高效率成為重要優(yōu)先事項。隨著對 HPC 計算需求的不斷增加，我們遇到了能耗是一個門控因素的情況。這種能源消耗不僅給環(huán)境帶來了壓力，也給數(shù)據(jù)中心運營商的底線帶來了壓力，因為行業(yè)需要更多的計算性能。因此，隨著行業(yè)邁向下一個里程碑，需要大幅提高每瓦性能。

由于 AMD 是尖端服務器 CPU 和 GPU 的設計者，我們認識到我們在解決這些關鍵優(yōu)先事項方面的重要作用。我們專注于提高服務器能效，降低數(shù)據(jù)中心總擁有成本 （TCO），并提供高性能計算 （HPC），以幫助應對世界上一些最嚴峻的挑戰(zhàn)。早在 2021 年 2 月，AMD 就宣布了一個雄心勃勃的目標，即提高運行處理器的能效......要實現(xiàn)這一目標，AMD 需要以比過去五年中全行業(yè)總體改進快 5.<> 倍以上的速度提高計算節(jié)點的能效。

AMD Instinct? 加速器通過在設備和系統(tǒng)級別提供卓越的每瓦性能，從而實現(xiàn)高能效的 HPC 和 AI，從而提高計算的能效。要實現(xiàn) AMD HPC 和 AI 能效目標，需要圍繞架構、內(nèi)存和互連進行更高水平的思考，這些架構、內(nèi)存和互連相結合，可加速系統(tǒng)級改進。對于我們的 AMD Instinct MI200 系列加速器，我們從多方面的角度看待它，我們將在下面更詳細地解釋一些關鍵技術，以實現(xiàn)每瓦特和效率的領先性能。

架構技術 – MI2 系列中的 AMD CDNA? 200 架構通過增強面向 HPC 和 AI 的矩陣核心技術，推動雙精度浮點數(shù)據(jù)和各種矩陣乘法基元的計算能力，代表了與上一代產(chǎn)品相比的重大飛躍。一個特別強調(diào)的是使用FP64矩陣和矢量數(shù)據(jù)的科學計算，以便在橡樹嶺國家實驗室前沿超級計算機等大型系統(tǒng)中擴展時實現(xiàn)百萬兆次級的性能，性能為1.1 exaflops。與上一代 MI4 CDNA 架構相比，這些改進使 FP64 矢量 TFLOP/s 和 2.5 倍 FP64 TFLOPS/瓦特相應提高了 100 倍，從而提高了每瓦性能。

封裝技術 – 小芯片和先進的封裝技術是提高性能和整體效率的巨大杠桿。它們允許您將不同的技術用于不同的功能，組合多個加速器芯片，并使加速器更接近內(nèi)存等?；ミB密度越密集，解決方案的效率就越高，并有助于降低昂貴的數(shù)據(jù)傳輸能耗。

MCM - 全球首款多芯片 GPU，旨在通過單個封裝最大限度地提高計算和數(shù)據(jù)吞吐量。MI250 和 MI250X 在單個封裝中使用兩個 AMD CDNA 2 圖形內(nèi)核芯片 （GCD），在高度精簡的封裝中提供 58 億個晶體管，與 AMD 上一代加速器相比，內(nèi)核數(shù)量增加了 1.8 倍，內(nèi)存帶寬提高了 2.6 倍 。兩個GCD通過高速接口連接在一起，用于芯片到芯片的通信。

高架扇出橋 – 將 AMD CDNA 芯片連接到基板上各自的 HBM2E 內(nèi)存堆棧，這可以降低復雜性并提高可擴展性，同時降低成本。傳統(tǒng)上，硅中介層部署有微凸塊以支持高密度互連。這種方法需要一個大的硅襯底來支撐上面的整個硅加HBM組件。

通信技術 – 在開發(fā)高性能計算機時，通信是處理大量數(shù)據(jù)的關鍵。在處理器和外部世界之間高效移動數(shù)據(jù)的能力對于向上和向外擴展的系統(tǒng)性能也至關重要。將硅芯片在物理和電氣上更緊密地結合在一起，可以大大降低通信能量，同時提供更高的吞吐量潛力。AMD Infinity 架構是我們在 CPU 和 GPU 以及 GPU 到 GPU 之間的高速通信高速公路，我們將在加速器中討論提高通信效率的兩個領域。

芯片到芯片互連 - 封裝內(nèi) AMD 無限結構?接口是 AMD CDNA 2 系列的關鍵創(chuàng)新之一，可連接 MI2 或 MI250X 中的 250 個 GCD。它利用封裝內(nèi) GCD 之間的極短距離，以 25 Gbps 和極低的功耗運行，在 GCD 之間提供高達 400 GB/s 的理論最大雙向帶寬。

Infinity Architecture – 最新的 AMD Instinct 產(chǎn)品使用我們的第 3 代 Infinity Fabric，與上一代產(chǎn)品相比有了顯著的改進。MI200 系列為 AMD Instinct? MI8（或 MI2X）加速器上的 GPU P250P 或 I/O 提供多達 250 個外部無限結構?鏈路，提供高達 800 GB/s 的總理論帶寬，提供高達 235% 的 GPU P2P（或 I/O）理論帶寬性能，是上一代產(chǎn)品 （3）。

結論
如今，AMD 使用我們當前的 EPYC（霄龍）和本能處理器和加速器為一些最高效的超級計算機提供支持。Green500 是超級計算機的行業(yè)排名，每年兩次通過測量每瓦性能按能效排名。AMD 在最新的 2 年 7 月 Green2023 名單上保持著 #500 到 #<> 的位置，這證明了 AMD CPU 和 GPU 技術不僅提供了一些最強大的超級計算機，而且還提供了名單上一些最節(jié)能的超級計算機。

為了推動Zetascale的未來計算里程碑，需要圍繞架構、內(nèi)存和互連進行更高水平的思考，這些架構、內(nèi)存和互連相結合，以加速系統(tǒng)級改進。AMD 已經(jīng)邁出了第一步，將關鍵部分組合成一個新的加速器，其中包括最好的 AMD EPYC（霄龍）? CPU 和 AMD 本能?加速器，旨在實現(xiàn)比之前的 MI250 設計更高的代際效率和性能提升。這款名為 MI300 的全新 AMD Instinct 加速器將成為全球首款結合 CPU + GPU + 共享 HBM 的集成數(shù)據(jù)中心 APU，并提供突破性的架構，為未來的百萬兆次級 AI 和 HPC 超級計算機提供動力。正是 MI300 上的單片集成利用了剛才討論的所有方法，實現(xiàn)了比之前的 MI250 設計更大的代際效率提升。

總之，長期提高計算機能效對于降低運營成本和推進高性能計算機、超級計算機和數(shù)據(jù)中心的可持續(xù)發(fā)展目標非常重要。AMD Instinct 團隊致力于解決設備和系統(tǒng)級別的每瓦性能問題，從而提高計算效率并推進數(shù)據(jù)中心對 HPC 和 AI 的可持續(xù)性。

審核編輯：郭婷