Материалы по тегу: esperanto

26.08.2021 [03:07], Алексей Степин

Получены первые образцы 1000-ядерного суперкомпьютера-на-чипе Esperanto ET-SoC-1

Рекомендательные системы, активно используемые социальными сетями, рекламными платформами и т.д. имеют специфические особенности. От них требуется высокая скорость отклика, но вместе с тем их ИИ-модели весьма объёмны, порядка 100 Гбайт или более. А для их эффективной работы нужен ещё и довольно большой кеш. Для инференса чаще всего используется либо CPU (много памяти, но относительно низкая скорость) или GPU (высокая скорость, но мало памяти), но они не слишком эффективны для этой задачи.

При этом существуют ещё и физические ограничения со стороны гиперскейлеров: в сервере не так много полноценных PCIe-слотов и свободного места + есть жёсткие ограничения по энергопотреблению и охлаждению (чаще всего воздушному). Всё это было учтено компанией Esperanto, чьей специализацией является разработка чипов на базе архитектуры RISC-V. На днях она получила первые образцы ИИ-ускорителя ET-SoC-1, который она сама называет суперкомпьютером-на-чипе (Supercomputer-on-Chip).

Новинка предназначена для инференса рекомендательных систем, в том числе на периферии, где на первый план выходит экономичность. Компания поставила для себя непростую задачу — весь комплекс ускорителей с памятью и служебной обвязкой должен потреблять не более 120 Вт. Для решения этой задачи пришлось применить немало ухищрений. Самое первое и очевидное — создание относительно небольшого, но универсального чипа, который можно было бы объединять с другими такими же чипами с линейным ростом производительности.

Для достижения высокой степени параллелизма основой такого чипа должны стать небольшие, но энергоэффективные ядра. Именно поэтому выбор пал на 64-бит ядра RISC-V, поскольку они «просты» не только с точки зрения ISA, но и по транзисторному бюджету. Чип ET-SoC-1 сочетает в себе два типа ядер RISC-V: классических «больших» ядер (ET-Maxion) с внеочередным выполнением у него всего 4, зато «малых» ядер (ET-Minion) с поддержкой тензорных и векторных вычислений — целых 1088.

На комплекс ядер ET-Maxion возлагаются задачи общего назначения и в ИИ-вычислениях он напрямую не участвует, зато позволяет быть ET-SoC-1 полностью автономным, так как прямо на нём можно запустить Linux. Помогает ему в этом ещё один служебный RISC-V процессор для периферии. А вот ядра ET-Minion довольно простые: внеочередного исполнения инструкций в них нет, зато есть поддержка SMT2 и целый набор новых инструкций для INT- и FP-операций с векторами и тензорами.

За каждый такт ядро ET-Minion способно выполнять 128 INT8-операций с сохранением INT32-результата, 16 FP32-операций или 32 — FP16. «Длинные» тензорные операции могут непрерывно исполняться в течение 512 циклов (до 64 тыс. операций), при этом целочисленные блоки в это время отключаются для экономии питания. Система кешей устроена несколько непривычным образом. На ядро приходится 4 банка памяти, которые можно использовать как L1-кеш для данных и как быструю универсальную память (scratchpad).

Восемь ядер ET-Minion формируют «квартал» вокруг общего для них кеша инструкций, так как на таких задачах велика вероятность того, что инструкции для всех ядер действительно будут одни и те же. Кроме того, это энергоэффективнее, чем восемь индивидуальных кешей, и позволяет получать и отправлять данные большими блоками, снижая нагрузку на L2-кеш. Восемь «кварталов» формируют «микрорайон» с коммутатором и четырьмя банками SRAM объёмом по 1 Мбайт, которые можно использовать как приватный L2-кеш, как часть общего L3-кеша или как scratchpad.

Посредством mesh-сети «микрорайоны» общаются между собой и с другими блоками: ET-Maxion, восемь двухканальных контроллеров памяти, два root-комплекса PCIe 4.0 x8, аппаратный RoT. Суммарно на чип приходится порядка 160 Мбайт SRAM. Контроллеры оперативной памяти поддерживают модули LPDDR4x-4267 ECC (256 бит, до 137 Гбайт/с). Тактовая частота ET-Minion варьируется в пределах от 500 МГц до 1,5 ГГц, а ET-Maxion — от 500 МГц до 2 ГГц.

В рамках OCP-блока Glacier Point V2 компания объединила на одной плате шесть ET-SoC-1 (всего 6558 ядер RISC-V), снабдив их 192 Гбайт памяти (822 Гбайт/с) — это больше, нежели у NVIDIA A100 (80 Гбайт). Такая связка развивает более 800 Топс, требуя всего 120 Вт. В среднем же она составляет 100 ‒ 200 Топс на один чип с потреблением менее 20 Вт. Это позволяет создать компактный M.2-модуль или же наоборот масштабировать систему далее. Шасси Yosemite v2 может вместить 64 чипа, а стойка — уже 384 чипа.

В тесте MLPerf для рекомендательных систем производительность указанной выше связки из шести чипов в пересчёте на Ватт оказалась в 123 раза выше, чем у Intel Xeon Platinum 8380H (250 Вт), и в два-три раза выше, чем у NVIDIA A10 (150 Вт) и T4 (70 Вт). В «неудобном» для чипа тесте ResNet-50 разница с CPU и ускорителем Habana Goya уже не так велика, а вот с решениями NVIDIA, напротив, более заметна.

При этом о поддержке со стороны ПО разработчики также подумали: чипы Esperanto могут работать с широко распространёнными фреймворками PyTorch, TensorFlow, MXNet и Caffe2, а также принимать готовые ONNX-модели. Есть и SDK для C++, а также драйверы для x86-хостов.

Опытные образцы изготовлены на TSMC по 7-нм техпроцессу. Кристалл площадью 570 мм2 содержит 24 млрд транзисторов. Чип имеет упаковку BGA2494 размерами 45 × 45 мм2. Энергопотребление (а вместе с ним и производительность) настраивается в диапазоне от 10 до 60+ Ватт. Потенциальным заказчикам тестовые чипы станут доступны до конца года. Компания также готова адаптировать ET-SoC-1 под другие техпроцессы и фабрики, но демо на базе OCP-платформы и сравнение с Cooper Lake — это недвусмысленный намёк для Facebook, что Esperanto будет рада видеть её в числе первых клиентов.

Постоянный URL: http://servernews.ru/1047568
10.12.2020 [13:04], Юрий Поздеев

Esperanto представила энергоэффективный ИИ-чип ET-SoC-1 с более чем 1000 ядрами RISC-V

На саммите RISC-V компания Esperanto представила новый чип, предназначенный для машинного обучения, который содержит 1089 ядер с низким энергопотреблением. Компания Esperanto была создана в 2014 году и за последние несколько лет смогла привлечь $77 млн венчурного капитала, что позволило ей разработать несколько новых чипов на базе архитектуры RISC-V.

Новый 64-бит чип Esperanto ET-SoC-1 будет иметь два комплекта ядер: ET-Maxion, представляющий собой высокопроизводительное решение, и ET-Minion — компактное энергоэффективное решение c векторным/тензорным ускорением операций для машинного обучения.

Модуль расширения OCP Glacier Point v2 с шестью чипами Esperanto ET-SoC-1

Модуль расширения OCP Glacier Point v2 с шестью чипами Esperanto ET-SoC-1

Чипы ET-SoC-1 будут выпускаться по 7-нм технологии TSMC, при этом количество транзисторов достигает внушительных 23,8 млрд. До сих пор для рабочих нагрузок ИИ и машинного обучения использовались GPU, которые обладают унифицированными ядрами, однако имеют большое энергопотребление. Решения от Esperanto, как утверждает компания, способны обеспечить больше производительности в пересчете на Вт потребляемой мощности.

ET-Maxion изначально основано на архитектуре процессора Berkeley Out-Of-Order (BOOM) RISC-V с открытым исходным кодом. Хотя Esperanto и планирует значительное расширение архитектуры, преемственность сохраняется, что особенно важно для разработанных решений под данную архитектуру. Esperanto продолжит поддержку репозитория BOOM, однако все расширения технологии будут иметь отдельную платную лицензию.

Ядра ET-Minion разработаны для вычислений с плавающей точкой, он использует 64-битный набор команд RISC-V (in-order), с расширением DSЕ и дополнительными инструкциями для ускорения тензорных и векторных операций, которые могут выполняться параллельно (до 4 потоков).

Готовое решение (SoC) будет включать в себя 16 ядер ET-Maxion RISC-V с кешем L1 и L2, 4096 ядер ET-Minion RISC-V, а также аппаратные ускорители. Решение будет иметь единое адресное пространство между ядрами, обеспечивая согласованную поддержку кеш-памяти. Esperanto уже разработала компилятор для своего решения, которое показало себя более энергоэффективным в сравнении с GPU. Обещана поддержка всех основных фреймворков для машинного обучения.

Не стоит думать, что подобные решения отберут значительную долю рынка у GPU: NVIDIA приобретает Arm и собирается выпускать решения на этой архитектуре, которая может составить достойную конкуренцию RISC-V. А сама ниша подобных специализированных решений уже достаточно насыщена: Xilinx, Mythic, Groc, Intel и многие другие компании выпускают энергоэффективные чипы для ускорения разного типа ИИ-нагрузок.

Постоянный URL: http://servernews.ru/1027480
Система Orphus