A64FX 全攻略 (124882) - Cool3c

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x86 重返 HPC 性能指標 TOP500 首位，基於 AMD Epyc 與 Instinct MI250X 的 Frontier 終止日本理研富岳的連霸紀錄

當前全球超級電腦與 AI 系統雖多為 x86 架構的天下，但在全球 HPC 指標的 TOP500 榜單中，近期幾度榜首都不是使用 x86 架構，例如中國的神威太湖之光，使用 IBM Power 的美國 Summit ，還有已經蟬聯兩年的 Arm 架構日本理研超算系統「富岳」，不過隨著 ISC 2022 開幕， TOP500 的榜首終於重返 x86 架構，但卻也不是 HPC 市佔率最高的 Intel ，而是由美國能源局橡樹嶺實驗室與 AMD 合作、採用第三代 EPYC 處理器與 AMD Instinct MI250X 構成的「 Frontier 」，同時 Frontier 也是意義上第一款突破

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照片中提到了BUILT FOR GIANT-SCALE AI AND HPC、CPU and GPU Superchip、15X Higher System Memory Bandwidth to GPU | 900GB/s Coherent Interface，包含了中央處理器、電腦、軟件、英偉達、數據處理單元

NVIDIA 在 Computex 宣布伺服器夥伴將推出 Grace Superchip 伺服器產品

NVIDIA 在 2021 年的 GTC 大會公布品牌首款 CPU 處理器 NVIDIA Grace ，宣示 NVIDIA 借助 Arm 指令集正式跨足超算 CPU 領域，而 2022 年的 Computex ， NVIDIA 藉宣布新一代超算 GPU Hopper 之際，一併公布稱為 Grace CPU Superchip 與 Grace Hopper Superchip 的雙晶粒晶片計畫，後續再度於 2022 Computex 公布其 Grace CPU Superchip 與 Grace Hopper Superchip 將由伺服器夥伴在 2023 年推出的消息。雖然從順序來看似理所當然

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觀點： NVIDIA Grace 不僅只是超算級 CPU ，更是 NVIDIA 加速運算戰略的中樞

NVIDIA 在今年 GTC 大會宣布首款針對超級運算、 AI 與資料中心的 CPU 產品，以知名女性程式設計師 Grace Hopper 做為產品代號，並採用 Arm 的 Neoverse CPU 架構作為基礎，從表面來看， Grace 是 NVIDIA 首度跨足超高效能 CPU 領域，但從對 NVIDIA 整體布局而言， Grace 更是使 NVIDIA 實現理想加速運算的樞紐。對於 NVIDIA 而言，基於 GPU 的異構加速運算是他們自消費娛樂、視覺影像邁向超級運算之路的關鍵，除了科學運算領域以外，在使用機械神經網路架構的機器學習成為 AI 主流後， NVIDIA 更進一步成為新世代

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照片中提到了Armv9、Machine、Enhanced，包含了ARM架構、ARM架構、建築、英特爾、中央處理器

Armv9 指令集發表後，將助 Arm 架構自行動運算、個人電腦到超算全面與 x86 抗戰

Arm 在 10 年前宣布 Armv8 指令集，把 Arm 架構自 32 位元帶領到 64 位元的世界，雖然在 Armv8 之前，當時仍能與 Arm 抗衡的 MIPS 更早一步跨入 64 位元指令集領域，不過憑藉著在 iOS 與 Android 智慧手機的生態圈，一步一步從嵌入式、行動運算跨足 PC 運算、資料中心與超算，而 Arm 藉由 2021 年的 Vision Day 年度活動，一舉宣布第二世代的 64 位元指令集 Armv9 ，以 Armv8 指令集為基礎進一步革新，也為 Arm 架構生態圈帶來更多可能性。 ▲ big.LITTLE 顛覆傳統 CPU 設計理念在十年以來， Armv

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照片中提到了※「富岳」は、理化学研究所が決定したポスト「京、A64FX、スーパーコンビュータ「富岳」試作機，包含了電子產品、500強、富士通、府學、超級電腦

日本超級電腦富岳以 Arm 架構的富士通 A64FX 純 CPU 架構奪得 Top 500 榜首

在 ISC 公布的最新 Top 500 超算系統榜單當中， Arm 架構在此次大出風頭，由日本理研以富士通 A64FX 處理器打造的新世代超級電腦"富岳"奪得榜首，這也是 Arm 架構首度在 Top 500 擠進前 10 名且直接成為榜首；日本理研的富岳在 Linpack 測試達到 415.5 petaflops 的性能，較原本榜首 Summit 高出 2.8 倍，而在 AI 與機器學習相關的單精度與更低精度的性能，甚至達到 1 exaflops 的水準。至於第二名到第五名則為原本的第一名到第四名，依序為美國 Summit 、 Sierra 兩款基於 IBM Power

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日本 JAXA 將導入基於富士通 A64FX 的 Arm 架構超算系統，性能達 19.4 PFLOPS

航太的流體力學模擬也是超級電腦系統的熱門研究項目之一，日本宇宙航空研究開發機構 JAXA 宣布將導入富士通的超級電腦系統，以與日本新一代超級電腦"富岳"相同的 PRIMEHPC FX100 超級電腦主機構成全新的 JSS2 ，該系統由富士通自行開發、基於 Arm 架構的 A64FX 處理器構成，性能將達 19.4 PFLOPS ，預計十月份正式營運，此系統營運後應該有望為 Arm 架構在今年下半年的 TOP500 超級電腦性能榜單留名。 JAXA 的 JSS2 採用達 5,760 個節點的 PRIMEHPC FX100 系統， 64bit 雙精度計算性能理論上達到 19.4

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照片中提到了TAIWA、户湾杉二號，包含了建築、人工智能、台灣、超級電腦、情報

全球超級電腦最新榜單公布，台灣杉 2 號為 Top 500 21 名、富士通 A64FX 奪得 Green 500 榜首

在稍早 SC19 公布最新的 Top 500 與 Green 500 排行，此次的 Top 500 前幾名變動不明顯，前十名都還是維持與之前相同，當前的前三名依舊是美國的 Summit 、 Sierra 與中國的太湖神威之光， Summit 與 Sierra 是以 IBM Power 9 搭配 NVIDIA Tesla V100 構成的系統；而在去年 SC18 首度進入榜單的台灣新一代超級電腦台灣杉 2 號在名次有些小小的變動，在去年甫發表時為 20 名，今年六月退到 23 名，但由於美國兩款舊世代超級電腦退役，此次新榜單又回到 21 名；另一個值得關注的是富士通基於 Arm 架構的 A64F

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日本理研正式宣布採富士通 A64FX 處理器打造新一代超級電腦，富士通亦將透過開源軟體、新系統推廣 Arm 架構超算生態

Arm 架構在去年 11 月首度登上超級電腦性能指標 TOP 500 ，也為 Arm 與生態鏈夥伴布局多年的超級電腦計畫奠定基礎，而最有機會讓 Arm 架構排名向前攀升的，應該是日本政府新一代的超級電腦"京"的新一代機種，此次世代超級電腦預計採用富士通基於 Arm 架構設計的 A64FX 處理器，雖然處理器在去年八月就已經公布，不過在今天才正式宣布與日本理研簽署合約，確認 A64FX 將成為新版"京"的核心基礎，下一代"京"超級電腦預計在 2021 年至 2022 年上線。京預計使用的 A64FX 採用 Armv8.2-A SVE

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硬科技：Arm邁向高階伺服器最偉大的一步：Fujitsu A64FX

這應該是今年八月的Hotchips 30最讓筆者深感震撼的議程了，雖然Fujitsu早在今年六月就已經透露了「京」超級電腦後繼者的相關訊息，但這對處理器市場造成的衝擊，依舊餘波盪揚。 A64FX並非只是將「電腦的語言」—指令集架構—更替為Arm v8.2-A與SVE的SPARC64 XIfx，隱藏在「最強Arm處理器」響亮名號的背後，有太多值得各位科科慢慢吸收的「弦外之音」，比帳面上的硬體規格更加的重要。在伺服器大廠紛紛放棄自主開發處理器的這些年，日本Fujitsu依舊持之以恆的研發GS系列大型主機、Unix伺服器使用的SPARC64處理器、與因應「京 (K)」超級電

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富士通發表新一代將用於新版超級電腦的處理器 A64FX，基於 Arm 架構 48 +4 核搭配 HBM2 記憶體

富士通發表了將用在作為日本當前超級電腦"京"的後繼機型的專用超級電腦處理器 A64FX，而出乎意料的 A64FX 在基礎架構上使用基於 Arm 指令集的核心，為了滿足超級電腦應用的需求， A64FX 使用的指令集是 Arm 針對超級運算的延伸指令集 ARMv8.2-A SVE ( SVE =項量擴展)架構，這也是此指令集首度被採用在實際產品上。 A64FX 可用於科學模擬與當今流行的 AI 與數據分析領域。 A64FX 預計以 7nm 製程生產，在架構規劃方面，單一 A64FX 具備 4 組被稱為 CMG 的核心，每一組 CMG 以 12 核心搭配 1 個輔助核心的 13

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