NVIDIA のテクノロジを搭載した新世代のシステムが、今後のグリーンな道筋を示す

by Chintan Patel · November 16, 2022

ムーアの法則の終焉により、コンピューティングパフォーマンスの向上に対する飽くなき要求を満たすための従来のアプローチでは、コストと電力の不均衡な増加が必要になります。

同時に、気候変動の影響を遅らせるにはより効率的なデータセンターが必要になりますが、そこではすでに毎年 200 テラワット時以上のエネルギーを消費しており、これは世界のエネルギー使用量の約 2% に相当します。

本日発表された、世界で最も効率的なスーパーコンピューターを示す Green500 のリストでは、リストの上位 30 のシステムすべてで既に使用されているアクセラレーテッドコンピューティングのエネルギー効率を実証しています。そのエネルギー効率への影響は驚異的です。

TOP500 のシステムがすべて動作するには、年間 5 テラワット時以上のエネルギー、つまり 7 億 5000 万ドル相当のエネルギーが必要であると、NVIDIAは見積もっています。

しかし、これらのシステムが TOP500 リストの上位30 の最も環境に優しいシステムと同じくらい効率的であれば、それは 80% 以上削減されてわずか 1 億 5,000 万ドルになり、4 テラワット時のエネルギーを節約できます。

逆に、現在の TOP500 システムと同じ電力量で上位 30 システムの効率を実現すれば、これらのスーパーコンピューターは現在の 5 倍のパフォーマンスを実現することができます。

そして、最新の Green500 システムによって明らかにされた効率の向上は、ほんの始まりにすぎません。NVIDIA は、CPU、GPU、ソフトウェア、およびシステムポートフォリオ全体で継続的なエネルギーの改善を実現するために奔走しています。

Hopperの Green500 デビュー

NVIDIA のテクノロジは、最新の Green500 リストの上位 30 のシステムのうち 23 に既に搭載されています。

例えば、ニューヨークのフラットアイアン研究所は、NVIDIA Hopper H100 GPU を搭載し、Lenovo によって構築された空冷式の ThinkSystem を使用したことにより、最も効率的なスーパーコンピューターとして Green500 リストのトップになりました。

Green500 によると、Henri と名付けられたこのスーパーコンピューターは、1 ワットあたり 650 億回の倍精度浮動小数点演算を行い、計算天体物理学、生物学、数学、神経科学、量子物理学の問題に取り組むために使用されます。

NVIDIA Hopper GPU アーキテクチャに基づく NVIDIA H100 Tensor コア GPU は、前世代の A100 GPU と比較して、最大 6 倍の AI パフォーマンスと最大 3 倍の HPC パフォーマンスを備え、驚異的な効率で動作するように設計されています。その第 2 世代である Multi-Instance GPU テクノロジは、GPU をより小さなコンピューティングユニットに分割できるため、データセンターのユーザーが利用できる GPU クライアントの数が劇的に増加します。

今年の SC22 カンファレンスの展示フロアには、NVIDIA の最新テクノロジを搭載したASUS、Atos、Dell Technologies、GIGABYTE、Hewlett Packard Enterprise、Inspur、Lenovo、QCT、Supermicro の新しいシステムが目白押しです。

TOP500 リストに初めて登場したシステムの中で最速のコンピューターである Leonardo は、Cineca 非営利コンソーシアムによってホストおよび管理されています。このコンピューターは、約 14,000 の NVIDIA A100 GPU を搭載し、4 位を獲得しましたが、12 番目にエネルギー効率の高いシステムでもありました。

全体では、NVIDIA のテクノロジは、新しいシステムの 90% を含む、TOP500 リストの 361 のシステムを支えています (図参照)。

最新の TOP500 リストで、NVIDIA のテクノロジは、これまでで最も多くのシステムを支えています。

次世代の高速データセンター

NVIDIA はさらに、高速化されたデータセンターにさらに優れたエネルギー効率とパフォーマンスを提供する新しいコンピューティングアーキテクチャも開発しています。

今年初めに発表された Grace CPU と Grace Hopper Superchipは、NVIDIA アクセラレーテッドコンピューティングプラットフォームのエネルギー効率を大幅に向上させます。Grace CPU Superchip は、Grace CPU と低電力 LPDDR5X メモリの驚異的な効率により、従来の CPU に比べワットあたり最大 2 倍のパフォーマンスを提供します。

例えば、1 メガワットの HPC データセンターで、電力の 20% が CPU 部分に割り当てられ、80% がアクセラレーター部分に割り当てられ、Grace と Grace Hopper を使用していると仮定すると、データセンターは、同様に電力を分配した x86 ベースのデータセンターと比較して、同じ電力量で 1.8 倍多くのジョブを実行できます。

さらなる効率向上を推進する DPU

シミュレーションの使用の増加がスーパーコンピューティングサービスの需要を加速させているのと同じように、Grace および Grace Hopper とともに、NVIDIA ネットワーキングテクノロジは、クラウドネイティブのスーパーコンピューティングを加速させています。

NVIDIA の BlueField-3 DPU をベースとする NVIDIA Quantum-2 InfiniBand プラットフォームは、クラウドコンピューティングプロバイダーやスーパーコンピューティングセンターが必要とする究極のパフォーマンス、幅広いアクセス性、強力なセキュリティを提供します。

最近のホワイトペーパーで説明されているこの取り組みは、DPU を使用してネットワーク、セキュリティ、ストレージ、またはその他のインフラストラクチャ機能とコントロールプレーンアプリケーションをオフロードおよび高速化し、サーバーの消費電力を最大 30% 削減する方法を実証しました。

節電量はサーバーの負荷が増加するにつれて増加し、1万台のサーバーを備えた大規模なデータセンターの場合、サーバーの 3 年間の耐用年数で 500 万ドルの電力コストを簡単に節約でき、さらに冷却、電力供給、ラックスペース、およびサーバー資本コストでの節約が可能となります。

ネットワーク、セキュリティ、およびストレージジョブ向けの DPU によるアクセラレーテッドコンピューティングは、データセンターの電力効率を高めるための次の大きなステップの 1 つです。