橡樹嶺國家實驗室的”前沿”（Frontier）超級電腦在計算速度方面達到了一個新的基準，在高性能Linpack評分中達到了1.35 exaflops。自2022年首次亮相以來，”前沿”增加了400個新節點，大大提高了運算能力。 現在，該系統在混合精度計算任務方面表現出色，這對於從生物現象建模到推進人工智慧等應用至關重要。

y能源部橡樹嶺國家實驗室的前沿系統在成為首台突破超大規模障礙的超級電腦兩年半後，繼續重新定義速度和效率的效能基準。

上週，在亞特蘭大舉行的高效能運算、網路、儲存和分析國際會議（SC24）上，HPE Cray EX 超級電腦在解決問題的速度方面創下了新的記錄。 利用雙精度算術（計算研究中科學精確性的64 位元標準），Frontier 的高效能Linpack (HPL) 分數達到了1.35 exaflops，相當於每秒1.35 兆次運算。

橡樹嶺國家實驗室（ORNL）的Frontier 超級電腦是世界上第一台超大規模電腦。 資料來源：橡樹嶺國家實驗室

ORNL負責計算和計算科學的實驗室副主任吉娜-圖拉西（Gina Tourassi）說：”Frontier的新數據反映了OLCF的計算和計算專家們所做出的巨大貢獻，他們知道如何最好地優化最先進的高效能運算系統，以滿足我們的科學用戶群不斷變化的需求。

這項成績為Frontier 贏得了2024 年11 月TOP500 榜單第二名的位置，該榜單對全球最快的超級電腦進行排名。 Frontier於2022 年5 月以1.1. exaflops 的成績首次登上榜首，成為第一台實現級性能的機器，每秒運算量超過五百萬億次。

“我們的內部專家團隊了解如何最大限度地發揮這套系統的性能，”Frontier 所在的橡樹嶺領先計算設施主任阿什利-巴克（Ashley Barker）說，”他們是世界上經驗最豐富的超大規模計算團隊，在Frontier 上進行了這項測試，同時這台機器也為使用者運行了其他科學問題。

橡樹嶺國家實驗室的”前沿”超級計算團隊。 資料來源：Carlos Jones，ORNL，美國能源部

“前沿”速度的提高標誌著大約150 petaflops 的躍升，即每秒150 誇億次計算–大致相當於其上一代超級電腦Summit的性能，後者已於上週退役。

ORNL 公司研究員兼Frontier 專案主管Al Geist 表示：”我們已經可以在Frontier 上解決令人驚嘆的大型問題–地球上最大的科學問題。今年，我們基本上又獲得了另一台超級電腦（如Summit ）的能力”。

“前沿”依靠由數千個節點組成的星座，每個節點都是由一個CPU 和四個GPU 組成的獨立超級計算機，通過90 多英里長的電纜連接，使它們能夠進行通信並共同解決大型問題。 “前沿”於2022 年首次亮相，當時有9400 多個節點，後來工作人員又增加了400 個節點，目前節點總數已超過9800 個。 最新的HPL 基準測試跨越了9500 個節點。

Geist 估計，Frontier 得分的增加約有一半要歸功於新節點，超大規模計算專案曾將這些節點用於應用程式開發和測試。 ECP 負責監督Frontier 和其他超大規模機器（如阿貢國家實驗室的極光超級電腦和勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的埃爾卡皮坦超級電腦）的軟體應用程式開發工作，並於今年早些時候時候完成。

除了新節點和OLCF 運算專家獲得的超大規模經驗之外，Frontier 還對其數學庫進行了改進，這些數學庫是由建造Frontier 的HPE 和為Frontier 提供動力的CPU 和GPU 製造商AMD 共同開發的。

除了更新的HPL 數值外，Frontier 團隊在所有9，800 個節點上運行的高效能Linpack-Mixed Precision（或HPL-MxP）新成績為11.4 exaflops，或每秒11.4 quintillion 次計算。 這與之前HPL-MxP 的10.2 exaflops 相比，提升了超過一個exaflops。

用於模擬癌細胞、超新星、冠狀病毒或元素原子結構等現象的詳細模擬需要64 位元精度，這是一個對計算精度要求極高的標準。 用於人工智慧的機器學習演算法通常要求的精度較低，有時甚至只有32、24 或16 位元精度。

Barker 說：”這表明Frontier 處理人工智慧問題的能力有多強。我們從混合精度運行中得到的結果同樣精確，但它們是以不同的數學方式得出的。對於某些問題，雙精度仍將是標準，但在這些潛在的速度下，我們預計會有更多的研究人員開始探索透過混合精度能獲得什麼樣的結果。 他們希望利用這種能力，將解決問題的速度提高10 倍，而我們的團隊知道如何實現這一點。

Frontier 是HPE Cray EX 系統，擁有9,800 多個節點，每個節點都配備了第三代AMD EPYC CPU 和四個AMD Instinct MI250X GPU。 OLCF 是能源部科學辦公室的使用者設施。

編譯自/ ScitechDaily