Ускорители Intel Data Center GPU Max — новое слово в высокопроизводительных вычислениях

Представитель Intel GPU Max Series. Источник: Intel Содержание: Введение Для чего нужны эти ускорители и где они применяются? Архитектура и отличительные черты Конкуренция с Nvidia Tesla и Radeon Instinct Тензорные ядра в Intel Data Center GPU Max OAM версия Intel Data Center GPU Max Краткий экскурс по продуктам Intel Data Center GPU Max Data Center GPU Max 1550 Data Center GPU Max 1350 Data Center GPU Max 1100 Intel Xe Link - способ эффективного соединения GPU Max Вывод Введение Стремительное развитие технологий искусственного интеллекта и машинного обучения привело к резкому росту вычислительных потребностей в центрах обработки данных. Для удовлетворения этого спроса ведущие чипмейкеры, такие как Intel, разрабатывают специализированные ускорители, способные эффективно справляться с нагрузками ИИ-приложений. Одним из таких решений от Intel являются ускорители Data Center GPU Max. Это высокопроизводительные графические процессоры, оптимизированные для работы в облачных средах и центрах обработки данных. В данной статье мы подробно рассмотрим архитектуру, характеристики и ключевые особенности ускорителей Intel Data Center GPU Max, а также оценим их производительность и перспективы использования в современных высокопроизводительных вычислениях. Для чего нужны эти ускорители и где они применяются? Ускорители Intel Data Center GPU Max применяются в широком спектре задач современных высокопроизводительных вычислений, таких как: Искусственный интеллект и машинное обучение — обеспечивают высокую производительность при работе с нейронными сетями, обработке естественного языка, компьютерном зрении и других ключевых AI-приложениях. Ресурсоемкие научные и инженерные расчеты — используются для моделирования, анализа данных, визуализации и симуляций благодаря мощным графическим ядрам и большому объему высокоскоростной памяти. Облачные и виртуализированные среды — хорошо масштабируются, позволяя предоставлять GPU-ускоренные сервисы по требованию. Универсальность и высокая производительность ускорителей Intel Data Center GPU Max обеспечивают им широкое применение в различных ресурсоемких областях, что делает их востребованным решением для корпоративных и облачных вычислений. Линейка Intel GPU Max представленная продуктами в виде OAM, PCI-E и Subsystem решениями. Источник: Intel Архитектура и отличительные черты Архитектура Intel Data Center GPU Max обеспечивает беспрецедентную производительность, энергоэффективность и возможности масштабирования. Рассмотрим ключевые особенности этого решения подробнее. Высокая производительность: Чипы Ponte Vecchio построенные на базе архитектуры Generation 12.5 показывают конкурентную производительность относительно аналогов от Nvidia и AMD. Кристаллы имеют множественные адаптации для работы с ИИ. Все это вместе дает значительное увеличение вычислительной мощности. Xe Link и GPU Max Subsystem: эффективные возможности масштабирования. Xe Link отвечает за непосредственное объединение нескольких ускорителей, а GPU Max Subsystem соединяет 4 таких GPU-чипа в один вычислительный блок, создавая крайне производительные системы. Большой объем HBM2e памяти: для работы с ИИ чипы оснащаются сборками из кристаллов HBM объемом до 128GB. Это дает существенный прирост производительности. Поддержка новейших стандартов (API), таких как DirectX 12, Vulkan и OpenCL. Также в наличии специальные аппаратные блоки для ускорения различных задач, например, обработки видео или шифрования и хорошее взаимодействие с библиотеками машинного обучения, таким как TensorFlow и PyTorch. Интеграция с Intel CPU. Ускоритель тесно работает с процессорами Intel Xeon, позволяя эффективно распределять нагрузку между CPU и GPU и использует специальные технологии Intel для повышения производительности и безопасности вычислений. Благодаря сочетанию всех вышеперечисленных качеств, Intel Data Center GPU Max способен составить серьезную конкуренцию решениям от NVIDIA, Tesla и AMD Radeon Instinct для самых ресурсоемких задач в центрах обработки данных. Экосистема серверных продуктов Intel для эффективной работы с современными HPC приложениями. Видно, что синяя компания делает большой упор на совместную работу Xeon Max и GPU Max, а также интеграцию Intel oneAPI. Источник: Intel Конкуренция с Nvidia Tesla и Radeon Instinct Линейка Intel Data Center GPU Max позиционируется как альтернатива решениям Nvidia Tesla и AMD Radeon Instinct. В то время как Nvidia Tesla остается лидером в работе с ИИ и 3D, Intel стремится наверстать упущенное, наращивая свою экосистему программного обеспечения для GPU. Nvidia по-прежнему доминирует в этом направлении, обладая наиболее зрелой и широкой библиотекой фреймворков для AI/ML. Однако Intel сделала ставку на открытые стандарты, такие как OneAPI, что может способствовать более быстрому развитию экосистемы и привлечению широкого круга разработчиков. AMD Radeon Instinct, в свою очередь, фокусируется на сбалансированной производительности, подходящей для широкого спектра HPC и AI-приложений. AMD активно интегрирует свои решения в доминирующие программные стеки, составляя конкуренцию Intel и Nvidia. Однако Intel может использовать свои обширные связи и точки продаж, чтобы обеспечить более легкую доступность и распространение Data Center GPU Max. Ценовая доступность становится ключевым фактором в этой борьбе. Intel позиционирует Data Center GPU Max как более бюджетный вариант по сравнению с флагманскими предложениями конкурентов, что может сделать их более привлекательными для заказчиков. При этом Intel обещает не жертвовать производительностью ради снижения стоимости. В конечном итоге, выбор между этими тремя линейками графических ускорителей будет зависеть от конкретных требований заказчика к решению. Intel может найти свою нишу в центрах обработки данных, где требуется сбалансированная производительность, высокая энергоэффективность и интеграция с существующей инфраструктурой Intel, при этом с сохранением более приятной цены. Характеристика Intel GPU MAX 1550 OAM Tesla H100 96GB SXM Radeon Instinct MI300X OAM Объем памяти 128GB HBM2e 96GB HBM3 192GB HBM3 Пропускная способность vRAM 3.28 TB/s 3.36 TB/s 10.3 TB/s Число тензорных ядер 1024 528 1216 FP16 (half) 52.43 248.3 653.7 FP32 (float) 52.43 62.08 81.72 FP64 (double) 52.43 31.04 81.72 TDP 600W 700W 750W Тензорные ядра в Intel Data Center GPU Max Тензорные ядра, лежащие в основе Intel Data Center GPU Max, являются ключевым преимуществом этих решений. Эти специализированные ядра построены на базе архитектуры Intel Xe. Каждое ядро содержит множество процессорных элементов, называемых "вектор-блоками", которые могут одновременно выполнять сложные математические операции, необходимые для задач искусственного интеллекта. Архитектура Intel Xe отличается высокой параллельностью вычислений, что позволяет тензорным ядрам достигать производительности до 40 TFLOPS. Это существенно превосходит возможности флагманских GPU Nvidia Tesla. Помимо сырой вычислительной мощности, тензорные ядра Intel также отличаются высокой энергоэффективностью. Они используют передовые техпроцессы и оптимизированы для работы с форматами пониженной разрядности, такими как INT8 и BF16. Это позволяет значительно снизить энергопотребление по сравнению с решениями Nvidia Tesla, которые в основном ориентированы на более энергоемкие форматы с плавающей запятой. Еще одно ключевое преимущество — тесная интеграция тензорных ядер Intel с другими компонентами экосистемы Intel. Они могут быть эффективно объединены с высокопроизводительными процессорами Xeon, сетевыми адаптерами и другими элементами инфраструктуры синей компании. Это позволяет создавать сбалансированные и оптимизированные системы для задач искусственного интеллекта, что отличает их от более замкнутой экосистемы Nvidia. Таким образом, тензорные ядра Intel Data Center GPU Max открывают перспективные возможности для развития вычислительных систем искусственного интеллекта. Все перечисленные преимущества делают их привлекательным решением для центров обработки данных и ИИ-инфраструктур, с потенциалом составить конкуренцию существующим GPU-ускорителям. Ядра Intel Xe встроены во всю линейку продуктов GPU Max. Благодря стекированию достигается максимальная производительность с задачах связанных с ИИ. Источник: Intel OAM версия Intel Data Center GPU Max OAM (Open Accelerator Module) является передовой версией графических процессоров Intel Data Center GPU Max, предназначенных для высокопроизводительных вычислительных задач в центрах обработки данных. Благодаря изменению форм-фактора OAM ускорители способны предоставить ряд преимуществ относительно привычных PCI-E GPU: Отсутствие ограничений по электропитанию: В отличие от PCI-E версии, OAM версия не ограничена по потребляемой мощности, позволяя использовать более мощные и высокопроизводительные компоненты, обеспечивая беспрецедентную вычислительную производительность. Масштабируемость: Благодаря отсутствию ограничений по электропитанию, OAM версия обладает большей гибкостью в масштабировании вычислительной мощности, позволяя применять несколько модулей в сложных вычислительных системах для решения наиболее ресурсоемких задач. Эффективность охлаждения: Конструкция OAM модуля способствует более эффективному распределению тепловых нагрузок, что обеспечивает стабильную работу системы. Оптимизация для центров обработки данных: OAM версия Intel Data Center GPU Max разработана специально для использования в высокопроизводительных вычислительных средах центров обработки данных, предлагая максимальную производительность и эффективность. В целом, OAM версия Intel Data Center GPU Max представляет собой наиболее производительное и масштабируемое решение для центров обработки данных, обеспечивая передовые возможности для решения самых сложных вычислительных задач. Компоновка OAM в GPU Max применяется в топовых версиях ускорителей с TDP от 450-600W. Такие показатели энергопотребления недоступны для PCI-E решений. Источник: Intel Краткий экскурс по продуктам Intel Data Center GPU Max Подробнее рассмотрим решения Intel Data Center GPU Max. Data Center GPU Max 1550 Data Center GPU Max 1550 (10 января 2023 года) — мощный ИИ ускоритель от Intel, ориентирована на приложения машинного обучения и задачи нейронных сетей. GPU имеет следующие характеристики: 128 ГБ памяти HBM2e Пропускная способность памяти — 3,277 TB/s Чисто тензорных ядер: 1024 шт. Форм-фактор: исключительно OAM Потребляемая мощность: 600 Вт FP16 (half) / FP32 (float) / FP64 (double): 52.43 TFLOPS(1:1) Intel GPU Max 1550 имеет 128 Xe ядер, что делает его конкурентоспособным на рынке ИИ ускорителей. Источник: Intel Data Center GPU Max 1350 Продажи стартовали 1 мая 2022 года. Целевой аудиторией графического процессора является корпоративный сектор, она также хорошо может подойти для задач искусственного интеллекта и машинного обучения, только в меньших масштабах, чем Data Center GPU Max 1550. Основные отличия от флагманской версии: Объем памяти: 64 ГБ HBM2 Пропускная способность памяти: 1,536 TB/s Чисто тензорных ядер: 896 шт. Форм-фактор: исключительно OAM Потребляемая мощность: 400 Вт FP16 (half) / FP32 (float) / FP64 (double): 44.44 TFLOPS(1:1) Линейка топовых GPU Max представлена двумя OAM GPU. Источник: Intel Data Center GPU Max 1100 Компания начала продажи этого продукта 1 января 2021 года. Видеокарта эффективна при решении задач видеокодирования, облачных вычислений, а также может стать альтернативной младшим моделям в области нейронных сетей и машинного обучения. Крайне важно, что именно этот ускоритель исполняется в привычном форм-факторе PCI-E. Отличия от Data Center GPU Max 1350: Объем памяти: 48 ГБ HBM2e Пропускная способность памяти: 1,23 TB/s Чисто тензорных ядер: 448 шт. Форм-фактор: Плата расширений на базе PCI-E 5.0 X16 Потребляемая мощность: 350 Вт FP16 (half) / FP32 (float) / FP64 (double): 22.22 TFLOPS(1:1) Intel GPU Max 1100 оснащен пассивной системой охлаждения, для его корректной работы потребуется установка в серверное оборудование. Источник: Intel Intel Xe Link - способ эффективного соединения GPU Max Intel Xe Link это технология созданная для интерконнекта ускорителей Intel GPU Max в специализированных GPU системах. Xe Link является аналогом технологии NVLink и призван для решения схожего типа задач. В основном Xe Link применяется для создания сверхскоростных связей для обмена данными между графическими процессорами GPU Max, что дает ощутимый прирост в задачах изучения искусственного интеллекта и иных HPC сценариях. Варианты соединения GPU Max в рамках Xe Link при непосредственной связи отдельных ускорителей и при компоновке GPU Subsystem. Источник: Intel Вывод Одним из основных направлений разработки Intel сегодня является высокопроизводительная графическая архитектура для центров обработки данных и искусственного интеллекта. Компания демонстрирует стремление усилить позиции в перспективной области графических ускорителей для вычислительно емких нейросетевых приложений, составляя конкуренцию двум лидерам: AMD и NVIDIA. Инновационные разработки Intel наглядно свидетельствуют о решимости компании занять главенствующие позиции в этом ключевом сегменте рынка. Выход таких высокопроизводительных решений открывает новые возможности для развития технологий машинного обучения и ИИ более высокого уровня. Ожесточенная борьба за доминирование в этом секторе между тремя гигантами подтолкнет дальнейший технологический прогресс в области графических ускорителей, что в будущем может принести нам более эффективные решения.