Xilinx dévoile l'Alveo U55C : double HBM, clustering évolutif pour charges HPC et Big Data

À la conférence supercomputing SC21, Xilinx a révélé l'accélérateur de centre de données Alveo U55C et une nouvelle solution de clustering pilotée par API basée sur les standards qui permet aux clients de déployer des FPGAs à une échelle sans précédent. En permettant des clusters de centaines de cartes Alveo et en simplifiant la programmation d'applications et de clusters, la nouvelle plateforme rend le scaling des charges HPC à la fois plus facile et plus efficace.

L'U55C est conçu spécifiquement pour le calcul haute performance et l'analytique de données à grande échelle. Il délivre la plus haute densité de calcul et capacité HBM de la ligne Alveo de Xilinx. Associé à un framework de clustering basé RoCE v2, la carte permet aux utilisateurs de construire de puissants clusters HPC basés FPGA en utilisant leurs serveurs de centre de données existants et réseaux Ethernet.

« C'est une étape majeure vers une adoption plus large d'Alveo et du calcul adaptatif dans le centre de données », a dit Xilinx.

Dans une interview avec embedded.com, Nathan Chang, gestionnaire produit HPC de Xilinx, a expliqué que beaucoup de charges de travail sont maintenant limitées par la bande passante mémoire plutôt que par le calcul. « Nous avons taillé la carte en facteur de forme single-slot et doublé son HBM, tout en ajoutant la capacité de scaler à travers des centaines de cartes pour que toute cette bande passante puisse être exploitée », a-t-il dit.

Il a ajouté : « Débloquer la bande passante à travers les clusters a été un défi. Les développeurs devaient précédemment concevoir leurs propres solutions de clustering. Avec notre package open-standards — tirant parti de RoCE v2 et Data Center Bridging sur Ethernet avec 200 Gbps par carte — les utilisateurs peuvent maintenant construire des clusters qui rivalisent avec InfiniBand en performance et latence sans verrouillage vendeur. »

« Cela signifie que dans l'infrastructure de centre de données existante, vous pouvez installer ces cartes dans les serveurs actuels, utiliser votre tissu Ethernet existant, et compétitionner avec InfiniBand sur la vitesse et le coût », a continué Chang.

Un autre bénéfice est que Vitis est maintenant plus accessible aux développeurs. Les langages de haut niveau comme C, C++ et Python, ainsi que les majeurs frameworks IA comme PyTorch et TensorFlow, peuvent cibler Alveo sans exiger d'expertise RTL ou Verilog.

Caractéristiques de l'Alveo U55C pour HPC et Big Data

L'U55C combine plusieurs attributs clés que les charges de travail HPC modernes exigent :

• Plus haute densité de calcul et 16 Go HBM2 — le double de la capacité du U280 dual-slot précédent.
• Facteur de forme single-slot full-height, half-length (FHHL) avec puissance max de 150 W.
• Parallélisme de pipeline de données supérieur, gestion mémoire et optimisation de mouvement de données pour une performance-par-watt maximale.
• Réseau 200 Gbps RoCE v2 qui compétitionne avec InfiniBand en latence et bande passante.

La solution de clustering pilotée par API, construite sur RoCE v2 et Data Center Bridging, laisse les utilisateurs construire des réseaux Alveo denses qui scalent à travers des centaines de cartes — indépendamment de la plateforme serveur ou du tissu réseau — tout en partageant charges de travail et mémoire. L'intégration MPI depuis la plateforme logicielle unifiée Vitis de Xilinx permet aux développeurs de scaler les pipelines de données sans couture.

Les ingénieurs logiciels et data scientists peuvent tirer parti de la programmabilité de haut niveau de la plateforme Vitis. Xilinx a massivement investi dans Vitis pour abaisser la barrière à l'entrée pour le calcul adaptatif. Avec support pour PyTorch, TensorFlow, C, C++ et Python, les développeurs peuvent accélérer les charges de travail HPC critiques dans leurs environnements de centre de données existants.

Qui utilise l'U55C ?

Chang a mis en lumière plusieurs déploiements de preuve de concept.

CSIRO, Australie
Le projet Square Kilometre Array du CSIRO utilise 420 cartes U55C pour le traitement de signal temps réel depuis 131 000 antennes. Le cluster — réseauté via des switches 100 Gbps activés P4 — délivre 460 Gbps de bande passante HBM2 et 15 Tb/s de débit agrégé dans une empreinte compacte et écoénergétique.

Ansys LS-DYNA
Les simulations de sécurité automobile bénéficient de plus de 5× accélération sur CPUs x86 quand LS-DYNA tourne sur des cartes U55C en cluster. En hyper-parallélisant les pipelines de données, le solveur gère des centaines de millions de degrés de liberté plus efficacement, réduisant dramatiquement le temps de simulation.

TigerGraph
Les charges de travail d'analytique graphe voient jusqu'à 45× temps de requête plus rapides et 35 % de précision de recommandation plus haute quand accélérées par multiple cartes U55C, coupant la latence de prédiction de minutes à millisecondes.

L'Alveo U55C est maintenant disponible via le site web de Xilinx et distributeurs autorisés. Il peut aussi être évalué via des plateformes cloud FPGA-as-a-service et centres de données de colocation sélectionnés. Le clustering est disponible en preview privée, avec disponibilité générale prévue pour Q2 l'an prochain.