Китайский суперкомпьютер LineShine возглавил рейтинг TOP500, обойдя американский El Capitan
Система на отечественных процессорах без GPU и ускорителей показала 2,198 экзафлопса, но уступила в ИИ-нагрузках
Китайский суперкомпьютер LineShine занял первое место в 67-й редакции рейтинга TOP500, показав 2,198 экзафлопса в тесте High Performance Linpack и обойдя систему El Capitan на базе AMD более чем на 20%. Установленный в Национальном суперкомпьютерном центре Шэньчжэня (NSCS) и построенный Шэньчжэньским центром облачных вычислений, LineShine не использует GPU или ускорители, достигнув результата на 13 789 440 ядрах процессоров отечественной разработки. Это первая система в истории рейтинга, преодолевшая отметку в два экзафлопса двойной точности исключительно на CPU. Кроме того, это первый китайский суперкомпьютер, возглавивший TOP500 с 2017 года, когда лидером был Sunway TaihuLight.
Тот факт, что страна, находящаяся под санкциями, смогла построить экзафлопсный флагман без единого западного ускорителя, сам по себе примечателен. Однако еще более показательно то, что Китай решил включить эту систему в рейтинг. Долгие годы его самые мощные машины оставались за пределами списка, и решение представить систему, возглавившую рейтинг, является намеренной сменой тактики.
LineShine построен на платформе LingKun, разработанной NSCS. Каждый из 20 480 вычислительных узлов содержит два процессора LX2 — чипы на архитектуре Armv9 с 304 ядрами, работающими на частоте 1,55 ГГц и организованными в восемь кластеров по 38 ядер. Каждое ядро поддерживает Arm Scalable Vector Extension и Arm Scalable Matrix Extension для операций FP64, FP32, BF16, FP16 и INT8.
Каждый процессор LX2 оснащен 32 ГБ встроенной памяти HBM с пропускной способностью до 4 ТБ/с и до 256 ГБ внешней DDR5. Такая конфигурация больше напоминает процессор A64FX от Fujitsu в японском суперкомпьютере Fugaku, чем традиционный серверный CPU. Узлы объединены фирменным межсоединением LingQi, а система работает под управлением отечественной операционной системы Kylin.
Разработчик процессора LX2 неизвестен — NSCS не называет производителя. Однако компания Jon Peddie Research приписывает этот чип Huawei, а пилотная фаза проекта, по сообщениям, проходила на серверах Huawei Kunpeng. Техпроцесс и фабрика также не подтверждены. Учитывая, что доступ к EUV-оборудованию и мощностям TSMC невозможен, наиболее очевидным претендентом является 7-нм техпроцесс SMIC, однако документального подтверждения этому нет.
LineShine также занял первое место в тесте HPCG, который оценивает производительность в задачах с интенсивным обменом данными и коммуникациями, более приближенных к реальным научным расчетам, показав 22,00 петафлопса. Однако в тесте HPL-MxP, который имитирует математику обучения ИИ в смешанной точности, он занял лишь четвертое место с результатом 7,92 экзафлопса, что в 3,6 раза выше его показателя FP64.
Другими словами, системы с ускорителями, которые он обошел в тесте Linpack, значительно вырываются вперед при снижении точности. Согласно объявлению TOP500, El Capitan показывает 16,7 экзафлопса в HPL-MxP, что в 9,2 раза превышает его стандартный результат, а Aurora и Frontier демонстрируют аналогичные множители. Производительность при пониженной точности — это именно та область, где GPU и APU превосходят CPU, и LineShine не может этого скрыть.
Аналогичные проблемы наблюдаются и в энергопотреблении. LineShine потребляет 42 220 кВт, обеспечивая 52,07 гигафлопса на ватт в тесте Linpack. Это превосходит показатель Intel Aurora, но уступает 60,94 гигафлопса на ватт у El Capitan. Таким образом, LineShine производит больше вычислений FP64, чем система в Ливерморе, но при этом потребляет примерно на 42% больше энергии.
Важно понимать это различие, поскольку рейтинг TOP500 определяется по тесту FP64 Linpack — единственному режиму, где широкий CPU с HBM еще может конкурировать с ускорителями. LineShine является настоящим чемпионом двойной точности, но не лидером в обучении ИИ, и его четвертое место в HPL-MxP подтверждает это.
Китай перестал отправлять свои самые мощные системы в TOP500 примерно в 2021 году после того, как под санкции попали уханьский центр Sunway и компания Sugon. Специалисты давно предполагали, что страна использовала экзафлопсное оборудование задолго до этого: преемник Sunway OceanLight и Tianhe-3 от NUDT упоминались в научных статьях, удостоенных премии Gordon Bell, но никогда не фигурировали в рейтинге. Сооснователь TOP500 Джек Донгарра заявлял, что китайские исследователи говорили ему о запрете на отправку данных, и что это было сделано для того, чтобы не привлекать внимание США, а не из-за отсутствия возможностей.
Июньский рейтинг прошлого года, где лидировала AMD при отсутствии китайских систем, был особенно показателен. Однако включение LineShine меняет ситуацию. По имеющимся данным, система разрабатывалась без государственного финансирования, что снижает политические риски ее раскрытия. Кроме того, полностью отечественная конструкция означает отсутствие зависимости от западных компонентов, которые Вашингтон мог бы перекрыть впоследствии.
Аддисон Снелл, генеральный директор аналитической компании Intersect360 Research, специализирующейся на HPC, заявил Reuters, что его удивила не производительность, а сам факт раскрытия информации, отметив, что сюрпризом стало то, что Китай представил результат и захотел получить признание. По сути, представление системы номер один, полностью работающей на отечественных компонентах, является заявлением о том, что санкционный режим не закрыл разрыв, который волнует Китай.
Верхушка рейтинга, возможно, изменилась, но его основная часть — нет. США по-прежнему доминируют: три системы в первой пятерке — El Capitan (1,809 экзафлопса), Frontier (1,353 экзафлопса) и Aurora (1,012 экзафлопса). Система JUPITER Booster из Германии остается первой и единственной европейской экзафлопсной системой с результатом ровно 1,000 экзафлопса.
Процессоры AMD лежат в основе большинства ускоренных систем в рейтинге. Согласно блогу компании, она теперь обеспечивает работу 191 системы в списке, что на 11% больше по сравнению с прошлым годом, и составляет 41% новых систем в этой редакции. AMD занимает три места в первой десятке — El Capitan, Frontier и недавно развернутая система HPC7 в итальянской энергетической компании Eni — и обеспечивает более 40% суммарной производительности Linpack первой десятки. Что касается эффективности, AMD обеспечивает 56% систем в первой пятидесятке рейтинга Green500. Первые системы на базе Instinct MI355X, две системы Cambridge Zenith в Великобритании, заняли 67-е и 68-е места.
Это не умаляет достижений LineShine, тем более что эти системы не конкурируют за одни и те же нагрузки. Процессоры AMD MI300A и MI355X созданы для вычислений ИИ в смешанной точности, где LineShine занимает четвертое место, и остальные западные лаборатории оптимизируют свои системы именно для этого, а не для лидерства в рейтинге FP64.
El Capitan, Frontier и Aurora показывают результаты HPL-MxP, в несколько раз превышающие их результаты Linpack, благодаря аппаратному обеспечению, которого нет у LineShine. Таким образом, хотя корона TOP500 и переехала в Шэньчжэнь, это произошло на бенчмарке, который западные лаборатории больше не используют для своих самых быстрых систем.
