在游戲領(lǐng)域,基于RDNA 2架構(gòu)的Radeon RX 6000系列顯卡已經(jīng)開始閃亮登場。在高性能計(jì)算領(lǐng)域,基于CDNA全新架構(gòu)的新一代計(jì)算卡Instinct MI100也終于登臺了!

AMD Radeon Instinct系列計(jì)算卡已經(jīng)發(fā)展了多款型號,但是在此之前,AMD GPU一直都是一套架構(gòu)打天下,游戲、計(jì)算不分家,自然不利于不同方向的深度優(yōu)化。

今年3月份,AMD宣布了首個專門針對數(shù)據(jù)中心高性能計(jì)算而設(shè)計(jì)的CDNA架構(gòu),從此與RDNA游戲架構(gòu)分道揚(yáng)鑣。二者雖然還有一些共通點(diǎn),但在設(shè)計(jì)、優(yōu)化上已經(jīng)涇渭分明,在各自領(lǐng)域的性能、能效也更高。

而在產(chǎn)品命名方面,AMD計(jì)算卡也放棄了Radeon字樣,不再稱呼Radeon Instinct,而是簡單地叫做Instinct。

AMD Instinct可以說是專為HPC高性能計(jì)算而生的,志在推動超級計(jì)算機(jī)進(jìn)入百億億次計(jì)算時代(ExaScale)。

回顧歷史,21世紀(jì)的前10個年頭屬于萬億次計(jì)算時代(TeraScale),完全依賴CPU運(yùn)算;最近10個年頭屬于千萬億次計(jì)算時代(PetaScale),GPU加速運(yùn)算展露鋒芒。

不過近兩年,傳統(tǒng)的GPU加速計(jì)算也已經(jīng)初顯疲態(tài),性能增強(qiáng)曲線也緩了下來,必須實(shí)現(xiàn)全新的突破。

CDNA架構(gòu)和MI100加速卡就是這樣的突破性產(chǎn)品,也是AMD開拓新未來的新旗艦。

AMD Instinct MI100是其迄今為止性能最高的HPC GPU,FP64雙精度浮點(diǎn)性能首次突破10TFlops(也就是每秒1億億次),并在架構(gòu)設(shè)計(jì)上專門加入了Matrix Core(矩陣核心),用于加速HPC、AI運(yùn)算,號稱在混合精度和FP16半精度的AI負(fù)載上,性能提升接近7倍。

另外,新卡的外觀設(shè)計(jì)也令人眼前一亮,更有質(zhì)感的拉絲外殼,深灰色調(diào),非常沉穩(wěn)大氣。

它集成多達(dá)120個計(jì)算單元、7680個流處理器,搭配32GB HBM2,帶寬高達(dá)1．23TB/s,同時支持PCIe 4．0,集成Infinity Fabric x16高速互聯(lián)通道,峰值帶寬達(dá)276GB/s(相當(dāng)于PCIe 4．0 x16的大約4倍),而整卡功耗控制在300W。

計(jì)算性能方面,FMA64/FP64雙精度為11．5TFlops(每秒1．15億億次),FMA32/FP32單精度為23．1TFlops(每秒2．31億億次),FP32 Matrix單精度矩陣計(jì)算為46．1TFlops(每秒4．61億億次),FP16 Matrix半精度矩陣計(jì)算為184．6TFlops(每秒18．46億億次),Bfloat16浮點(diǎn)為92．3TFlops(每秒9．23億億次)。

這些數(shù)字是什么概念呢?

就拿11．5TFlops的雙精度性能來說,2000年排名世界第一的超級計(jì)算機(jī)ASCI White,這個指標(biāo)也不過12．3TFlops,但卻是付出了600萬瓦的功耗、106噸的身材才獲得的,Instinct MI100卻只要300瓦、1．16千克。

換言之,如今的一塊卡,就相當(dāng)于20年前的一個大規(guī)模計(jì)算集群!

AMD上代計(jì)算卡Instinct MI50采用的還是Vega 20核心,60個計(jì)算單元,3840個流處理器,32GB HBM2顯存帶寬1TB/s,Infinity Fabric總線帶寬92GB/s,功耗300W。

Instinct MI100的核心規(guī)模翻了一番,顯存帶寬提升了超過20%,Infinity Fabric帶寬提升了整整2倍,但是功耗卻完全沒變(工藝應(yīng)當(dāng)也還是7nm),新架構(gòu)的能效可見一斑。

新卡的性能更是不可同日而語,FP64雙精度、FP32單精度性能均提升74%,FP32矩陣性能提升接近2．5倍,AI負(fù)載性能更是幾乎7倍的飛躍。

在美國能源部旗下的橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室,AMD MI100計(jì)算卡已經(jīng)在支撐多項(xiàng)百億億次科研項(xiàng)目,涉及NAMD分子動力學(xué)模擬、CHOLLA星系形成研究、PIConGPU激光放射癌癥療法、GESTS流體動力學(xué)等等諸多前沿科技。

AMD Instinct MI100計(jì)算卡還有一個絕佳搭檔,那就是AMD自家的霄龍數(shù)據(jù)中心處理器,慧與、戴爾、超威、技嘉等多家行業(yè)巨頭都有提供這種雙A方案。

當(dāng)然了,只有硬件,是做不成高性能計(jì)算的,AMD同時一直在推進(jìn)一站式軟件解決方案ROCm。

從2016年初入江湖的1．x版本,2018年奠定基礎(chǔ)的2．0版本,到2019年專注于機(jī)器學(xué)習(xí)的3．0版本,再到如今最新的4．0版本,AMD ROCm已經(jīng)打造成了一整套針對機(jī)器學(xué)習(xí)、高性能計(jì)算的百億億次級開發(fā)方案,規(guī)劃中的各項(xiàng)功能特性也基本都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。

軟件優(yōu)化的力量無疑是巨大的,可以充分釋放硬件潛力,比如說上代MI50,搭配ROCm 3．0的話性能相比于搭配ROCm 2．0可以提升3-4倍,而最新的MI100、ROCm 4．0聯(lián)合,更是可以輕松帶來5-8倍的性能提升。

AMD ROCm生態(tài)的進(jìn)步速度非�？�,已經(jīng)有眾多領(lǐng)域的頭部廠商采納和支持,而且它沿襲了AMD一貫的原則,那就是完全開源開放,非常方便代碼遷移,比如說HACC(宇宙學(xué))只用了一個下午,SPECFEM3D(地震學(xué))半天就搞定,CHOLLA(天體物理學(xué))花了幾天,QUDA(量子物理學(xué))也不過21天。

作者:上方文Q來源:快科技