AMD 助力智利 NLHPC 高效开展科研工作

AMD 助力智利 NLHPC 高效开展科研工作

智利高性能计算国家实验室 (NLHPC) 利用 AMD EPYC（霄龙）CPU 和 AMD Instinct GPU，将性能功耗比提升一倍，高效开展科研工作

高性能计算正大力推动全球各地的学术科研工作。智利作为南美洲的重要国家，在高性能计算领域扮演着重要角色，特别是设在智利大学数学建模中心 (CMM) 的智利高性能计算国家实验室 (NLHPC) 更是如此。与所有依赖公共资金的机构一样，NLHPC 需要在满足国家可持续发展目标的前提下，尽可能实现计算性能优化。AMD EPYC（霄龙）CPU 和 AMD Instinct GPU 能够充分满足 NLHPC 的所有需求，助力 NLHPC 高效完成最新的 HPC 部署。

NLHPC 执行主管 Ginés Guerrero 表示：“15 年来，我们致力于为智利的科学界提供计算资源。智利大学是我们的主要合作伙伴，除此之外，我们目前还与另外 44 所高校建立了合作关系，几乎覆盖了智利的所有科研机构。我们的资金来源于智利国家研究与发展署 (ANID)。”由于工作负载类型繁多，NLHPC 的计算需求显得尤为复杂。“用户数量与多样性是我们面临的一大挑战。我们拥有 500 家用户，分别来自 40 个不同的研究领域，包括量子化学、生物信息学、天文学、纳米技术和物理学等领域。”

性能功耗比翻倍

Guerrero 指出：“我们需要处理多项繁重的工作负载，包括应对气候变化以及发现新材料。例如，智利有研究人员正在探索如何才能更高效利用太阳能的光伏材料。在智利，天文学也有着举足轻重的地位。智利拥有得天独厚的天空，是研究恒星的理想地点。智利还在国际资金的支持下运行着多台至关重要的望远镜。在天文计算领域，我们研究星系形成，而且已根据望远镜拍摄的图像发表了大量关于超大质量黑洞的论文。在天文领域，我们利用 ALeRCE (Automatic Learning for the Rapid Classification of Events) 系统作为数据代理，负责处理望远镜捕获的所有图像。ALeRCE 需要对这些图像进行实时分析，以便识别包括超新星在内的任何变化并发出警报。”

Guerrero 表示：“作为智利的国家级计算实验室，我们必须及时了解高性能计算硬件的发展动态。AMD 团队非常主动与我们分享最新的技术发展成果。当我们开始评估第四代 AMD EPYC（霄龙）CPU 时，AMD 团队向我们详细介绍了该 CPU 的 AVX-512 指令集功能。我们当时还对更换 GPU 一事心存顾虑，因为我们与原来的供应商合作了很长时间。为此，AMD 团队安排美国工程师与我们对接，从开始直到结束全程协助我们将 AMD GPU 集成到系统，确保我们顺利完成过渡。”

NLHPC 对第四代 AMD EPYC（霄龙）处理器和 AMD Instinct MI210 GPU 进行了测试。Guerrero 表示：“我们安装服务器并进行了测试，结果让我们感到惊喜。在投标过程中，我们将性能视为关键因素，但能效也非常重要。我们的测试范围非常广泛。我们至少编译了 100 种工作负载。所有用户都表示，AMD EPYC（霄龙）CPU 展现出显著的性能优势。此外，我们还运行了 LINPACK 基准测试。在原有架构上运行该基准测试时，我们观测到实际性能较理论峰值降低高达 60%。但是，在基于第四代 AMD EPYC（霄龙）CPU 的新群集中，性能达到了理论峰值的两倍。要实现相同的结果，原有群集的能耗也是新群集的两倍。借助 AMD EPYC（霄龙）CPU，我们在运行 LINPACK 时实现了四倍性能提升，而能耗仅增加一倍。”

助力智利推动科学发展

Guerrero 坦言：“借助 AMD EPYC（霄龙）CPU，我们可以快速运行许多工作负载。在使用 GNU Complier Collection 或 AMD Optimizing C/C++ 编译器重新编译应用后，性能得到了显著提升，远超原来的编译器所生成的代码。改用 AMD Instinct GPU 后，就必须使用新软件。为此，我们部署了 AMD Infinity Hub 提供的容器。基于 AMD ROCm 软件的平台正是我们完成此次转换的正确选择。”

NLHPC 的新群集部署了 27 台 Lenovo ThinkSystem SR645 V3 服务器，每台配备双路 128 核第四代 AMD EPYC（霄龙）9754 CPU 及 768 GB 内存，计算节点与访问节点总计拥有 6912 个核心。此外，还部署了两台 Lenovo ThinkSystem SR675 V3 服务器，每台配备双路 24 核第四代 AMD EPYC（霄龙）9224 CPU 和六个 AMD Instinct MI210 GPU，共计 12 个加速器。Lenovo 服务器采用 Neptune 水冷系统，即使在运行高强度 AI 工作负载期间也能维持 CPU 和 GPU 的运行温度。

Guerrero 表示：“我们的核心使命是，推动智利的科学发展。我们能提供的资源越多，对整个科学界的影响就越大。”关于我们的此次升级，智利科学家们给予了非常积极的反馈。“一家用户表示，在运行天气研究与预报 (Weather Research & Forecasting, WRF) 模型时，其工作负载执行速度得到了显著提升。在另一个软件应用方面，纳米级分子动力学 (Nanoscale Molecular Dynamics, NAMD) 模型的运行性能也得到了显著提升。”

与 AMD 携手并进，推动科学研究走向光明未来

新群集能够改进研究人员部署工作负载的方式。Guerrero 表示：“如果一台服务器拥有多个核心，我们就能通过共享内存机制运行多个任务。有了 AMD EPYC（霄龙）CPU，我们现在能够将 256 个核心用于处理一项任务。我们的大多数用户都未使用 MPI。但是，他们会发起基于共享内存机制的任务。如果一台服务器有 200 多个核心，他们就能使用 200 个计算单元。之前根本无法做到这一点，因为原有的服务器仅配备 40 核 CPU。这是一项巨大的优势。”AMD Instinct 加速器还帮助 NLHPC 实现了更高的性能功耗比。“使用 AMD Instinct MI210 GPU，我们不仅能够每秒执行更多浮点运算，还能提高能效。我们的大多数用户都借助该技术加速分子动力学研究。”

Guerrero 表示：“正如我常说的，算力就是竞争力。如果我们不在计算能力上持续投资并不断发展，就会在世界舞台上失去竞争力。”智利推出了一项价值 700 万美元的招标项目，旨在采购基础设施为 AI 等新兴工作负载部署更多 GPU，我们将参与此竞标。“在当今的 AI 时代，各个国家/地区都在投入巨额资金来提升计算能力。这对于产业发展、科学研究、国家/地区发展乃至全体公民都具有重大影响。美国、欧洲和中国走在前列，拉丁美洲仍有很长的路要走，我们将不懈努力，竭力推动智利不断向前发展。”

Guerrero 坚信，通过与 AMD 合作，NLHPC 将迎来光明前景，开启下一征程。Guerrero 指出：“在全球 500 强超级计算机榜单中，AMD 处理器的地位正稳步提升。越来越多的上榜计算机采用 AMD 处理器。如果关注一下全球范围内的技术趋势，以及我们所取得的显著成果，就应该考虑立即采用 AMD 技术。AMD 表现得非常出色。AMD 的技术架构无可挑剔。这意味着，我们将以更出色的计算能力推动社会全面进步。AMD 工程团队与 NLHPC 通力合作，为我们提供了卓越的解决方案，帮助我们充分提升性能与能效。与 AMD 的合作真的让我们受益匪浅。”