В края на миналата година Sandia National Laboratories започва тестове на необичаен суперкомпютър, който се различава съществено от класическите архитектури, базирани на клъстери от CPU и GPU.
Новата система, наречена Spectra, използва преконфигурируеми ускорители, които динамично оптимизират работата си според конкретното приложение. Технологията е разработена от стартъпа NextSilicon и наподобява концепцията на FPGA, но с ключово предимство – не изисква пренаписване на софтуера, тъй като хардуерът се адаптира към него, а не обратното.
Как работи новата архитектура
Spectra включва 128 ускорителя Maverick-2 на NextSilicon. Според главния изпълнителен директор Елад Раз, системата първоначално изпълнява приложението на стандартен CPU, за да идентифицира най-често използваните операции. След това чипът се преконфигурира така, че да оптимизира потока на данни чрез изграждане на „pipeline“, вместо да разчита на постоянно извличане и кеширане на информация.
Традиционните процесори предвиждат следващата инструкция и управляват кеширане на данни, което създава допълнителен хардуерен „overhead“. Подходът на NextSilicon цели да елиминира тази неефективност чрез по-тясно сътрудничество между софтуер и хардуер.
Производителност и енергийна ефективност
Компанията твърди, че ускорителите Maverick използват приблизително два пъти по-малко енергия в сравнение с архитектурата NVIDIA Blackwell и могат да осигурят до 4 пъти по-висока производителност в определени натоварвания.
При бенчмарка HPCG системата се представя около два пъти по-бързо, а при PageRank – до 10 пъти по-бързо. Реалните резултати обаче варират според приложението.
Според старшия учен от Sandia Джеймс Ларос, голяма част от научните изчисления са ограничени от пропускателната способност на паметта. Ако архитектурата намали необходимостта от постоянен достъп до основната памет, тя може значително да ускори работата.
Защо това е стратегически важно
Sandia използва компютърни симулации за поддръжка на ядрените способности на САЩ, като реалните тестове са заменени от изчислително моделиране. Поради стратегическата значимост на мисията лабораторията поддържа „припокриващ се“ технологичен портфейл, за да избегне зависимост от един-единствен доставчик.
Spectra е част от програмата Vanguard, която позволява на правителството на САЩ да работи със стартиращи компании за тестване на ранни високопроизводителни технологии.
Алтернатива в ерата на AI
В момента повечето нови хардуерни разработки са насочени към изкуствения интелект, но NextSilicon се фокусира както върху научните изчисления, така и върху AI натоварванията.
Енергийната ефективност е ключов фактор, особено предвид ограниченията в електрозахранването на големите AI центрове за данни. Ако ускорителите постигнат обещаните икономии, те могат да предложат конкурентно предимство при ограничена енергийна инфраструктура.
Проектът Spectra представлява експериментален, но стратегически важен опит за преосмисляне на суперкомпютърната архитектура.
Вместо да изисква години труд по пренаписване на код за GPU, новият модел предлага адаптивен хардуер, който се настройва към съществуващия софтуер. Ако тестовете в Sandia потвърдят очакванията, подобен подход може да се превърне в алтернатива както за научни изчисления, така и за бъдещи AI инфраструктури.
