NexaScale - høyeffektiv, skalérbar prosessorsammenkobling for radikalt nye anvendelser

Nexascale-prosjektet har utviklet en ny type nodekontroller for skalerbare datamaskiner. Nodekontrolleren har blitt implementert i en monolittisk integrert krets med 8 porter som kommuniserer direkte med hovedprosessorenes koherente sammenkoblingsporter. Kretsen vil bli fabrikkert i en 16nm-prosess og foreløpig anslag er at kretsen vil inneholde ca. 9 milliarder transistorer. Kretsen vil være mer enn 4 ganger mer kostnadseffektiv enn forrige generasjons nodekontroller og ha omtrent dobbelt ytelse på en av de mest kritiske parameterne for tidskritiske funksjoner for applikasjoner. Viktige transaksjoner blir optimalisert med en ny og innovativ maskinvareakselerator. Nexascale-kretsen (med produktkode UNC-5) er blitt utviklet i samarbeid med internasjonalt ledende aktører for prosessorteknologi og systemutvikling, og prosjektet har lyktes godt med forsknings- og utviklingsaktivitetene. Den ferdige kretsen vil bli benyttet for å bygge mer effektive systemer for databaseapplikasjoner, dataanalyse, maskinlæring og kunstig intelligens.

NexaScale-prosjektet har vesentlig bidratt til å øke Numascale sin kompetanse innen utvikling av flerporters nodekontrollere, og forsterket Numascale sin rolle som en sentral leverandør av nodekontrollere på verdensbasis. På sikt forventes prosjektresultatet å øke kunnskapen om «delt minne»-programmering og relevante anvendelser - noe som vil være nyttig i både forsknings- og undervisningssammenheng for Simula Research Laboratory. Ferdig realisert forventes kretsen å være mer enn 4 ganger mer kostnadseffektiv enn forrige generasjon nodekontrollere. Dette vil gjøre oppsett av «scale-up»-servere rimeligere enn før - og forventes å øke tilgjengeligheten av slike servere i skyløsninger. Siden «scale-up»-servere lar mange CPU-er aksessere et felles, svært stort minneområde (inntil 4 Petabyte med vår krets), muliggjør dette et helt nytt nivå av prisgunstig ytelse for mange typer dataintensive beregninger innen eksempelvis kunstig intelligens, helse og miljø.

Numascale skal i dette prosjektet utvikle NexaScale-brikken - en flerporters nodekontroller for High Performance Computing (HPC). NexaScale vil resultere i høyeffektive og svært skalérbare servere som møter kommende krav til ytelse for store «scale-up»- og HPC-servere allerede fra 2021. I tillegg muliggjør NexaScale-brikken en økonomisk måte å lage superdatamaskiner med ytelse i exascale-klassen. (Exascale-datamaskiner skal klare å utføre 1 milliard milliarder flyttallsoperasjoner i sekundet.) NexaScale vil være en revolusjonerende effektiv kombinasjon av 1) hastighet (flere prosessorer kan kommunisere internt i en node med et minimum av forsinkelse), 2) skalérbarhet (minimal ekstra forsinkelse ved kommunikasjon mellom prosessorer på tvers av et nært ubegrenset antall noder) og 3) pris (med flere prosessorer per node reduseres både strømforbruk, behov for kabling og totale driftskostnader dramatisk). Dette gjør at NexaScale representerer et kvantesprang innen ytelse og kostnadseffektivitet for HPC. Simula Research Laboratory vil i prosjektet bistå Numascale med modellering, simulering og analyse av utfordrende scenarioer som vil oppstå i forhold til trafikkflyt og hurtigminnehåndtering i nodekontrolleren.