La supercomputadora Frontier alcanza nuevos máximos en el tercer año de exaescala

Dos años y medio después de romper la barrera de la exaescala, la supercomputadora Frontier del Laboratorio Nacional Oak Ridge del Departamento de Energía continúa estableciendo nuevos estándares para su velocidad y rendimiento informático.

El sistema de supercomputación HPE Cray EX registró nuevos máximos en velocidad de resolución de problemas esta semana, actualizado para el anuncio TOP500 en el Conferencia internacional sobre informática, redes, almacenamiento y análisis de alto rendimientoo SC24, en Atlanta. El equipo de Frontier logró una puntuación Linpack de alto rendimiento, o HPL, de 1,35 exaflops, o 1,35 quintillones de cálculos por segundo utilizando aritmética de doble precisión, el estándar científico internacional de 64 bits para precisión computacional.

«Las nuevas cifras de Frontier reflejan las tremendas contribuciones de los expertos en informática y computación de OLCF que saben cómo optimizar mejor los sistemas informáticos de alto rendimiento y vanguardia para satisfacer las necesidades cambiantes de nuestra comunidad de usuarios científicos», dijo Gina Tourassi, directora asociada del laboratorio de informática y ciencias computacionales en ORNL.

«Nunca dejan de traspasar los límites, durante toda la vida del sistema».

La puntuación le valió a Frontier el puesto número 2 en la lista TOP500 de noviembre de 2024, que clasifica las supercomputadoras más rápidas del mundo. Frontier debutó en la cima de la lista en mayo de 2022 con 1,1. exaflops como la primera máquina en lograr un rendimiento a exaescala con más de un quintillón de cálculos por segundo.

«Nuestro equipo interno de expertos sabe cómo aprovechar al máximo este sistema en términos de rendimiento», dijo Ashley Barker, directora de Oak Ridge Leadership Computing Facility, que alberga Frontier. «Son el equipo de computación exaescala más experimentado del mundo y ejecutaron esta prueba en Frontier mientras la máquina ejecutaba otros problemas científicos para los usuarios».

La velocidad mejorada de Frontier marca un salto de aproximadamente 150 petaflops, o 150 cuatrillones de cálculos por segundo, aproximadamente equivalente al rendimiento de su supercomputadora predecesora Summit, que fue desmantelada la semana pasada.

«Ya podríamos resolver problemas asombrosamente grandes en Frontier: los mayores problemas científicos del planeta», dijo Al Geist, miembro corporativo de ORNL y director del proyecto Frontier. «Este año, básicamente hemos adquirido el poder de otra supercomputadora (como Summit)».

Frontier se basa en una constelación de miles de nodos, cada uno de los cuales es una supercomputadora autónoma de una CPU y cuatro GPU, conectadas por más de 90 millas de cable para permitirles comunicarse y trabajar juntos en grandes problemas. Frontier debutó en 2022 con más de 9400 nodos y desde entonces los equipos han agregado otros 400 nodos para un total actual de más de 9800. La última prueba de referencia de HPL se realizó en 9.500 nodos.

Geist estima que aproximadamente la mitad de la puntuación mejorada de Frontier se puede atribuir a los nuevos nodos, que habían sido utilizados para el desarrollo y prueba de aplicaciones por parte del Exascale Computing Project. El ECP supervisó el desarrollo de aplicaciones de software para Frontier y otras máquinas de exaescala, como la supercomputadora Aurora en el Laboratorio Nacional Argonne y la supercomputadora El Capitán en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, y completó su trabajo a principios de este año.

Además de los nuevos nodos y la experiencia en exaescala obtenida por los expertos en informática de OLCF, Frontier cuenta con mejoras en sus bibliotecas matemáticas desarrolladas por HPE, que construyó Frontier, y AMD, fabricante de las CPU y GPU que impulsan Frontier.

Además del número HPL actualizado, el equipo de Frontier registró una nueva puntuación Linpack-Mixed Precision de alto rendimiento, o HPL-MxP, de 11,4 exaflops, o 11,4 quintillones de cálculos por segundo, que se ejecuta en los 9.800 nodos. Eso es un salto de más de un exaflop con respecto a la puntuación anterior de HPL-MxP de 10,2 exaflops.

Las simulaciones detalladas utilizadas para modelar fenómenos como las células cancerosas, las supernovas, el coronavirus o la estructura atómica de los elementos requieren una precisión de 64 bits, un estándar de precisión computacionalmente exigente. Los algoritmos de aprendizaje automático utilizados para la inteligencia artificial generalmente requieren menos precisión, a veces tan solo de 32, 24 o 16 bits.

«Esto demuestra cuán capaz es Frontier para los problemas de IA», dijo Barker.

«Los resultados que obtenemos de las ejecuciones de precisión mixta son igualmente precisos, pero se alcanzan de una manera diferente, matemáticamente. Para algunas preguntas, la doble precisión seguirá siendo el estándar, pero a estas velocidades potenciales, esperamos que más investigadores comiencen a investigar». explore qué tipo de resultados pueden lograr mediante la precisión mixta.

«Les gustaría aprovechar esta capacidad para resolver problemas más rápido en un factor de 10, y nuestro equipo sabe cómo lograrlo».

Frontier es un sistema HPE Cray EX con más de 9800 nodos, cada uno equipado con una CPU AMD EPYC de tercera generación y cuatro GPU AMD Instinct MI250X. El OLCF es una instalación para usuarios de la Oficina de Ciencias del DOE.