فرونتير (الحاسوب العملاق)

يُعدّ حاسوب هيوليت باكارد إنتربرايز فرونتير ، أو OLCF-5 ، أول حاسوب فائق السرعة (إكساسكيل) في العالم . ويستضيفه مركز أوك ريدج للحوسبة القيادية (OLCF) في ولاية تينيسي الأمريكية، وقد بدأ تشغيله في عام 2022. اعتبارًا من نوفمبر 2024يُعدّ Frontier ثالث أسرع حاسوب عملاق في العالم . وهو مبني على معالج Cray EX ، ويُعتبر خليفةً لـ Summit (OLCF-4). حقق Frontier معدل Rmax بلغ 1.102 إكسا فلوبس ، أي ما يعادل 1.102 كوينتيليون عملية حسابية للفاصلة العائمة في الثانية، باستخدام معالجات AMD المركزية ووحدات معالجة الرسومات . ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]}

وبقياسها عند 62.86 جيجا فلوب/واط، تصدر نظام الاختبار والتطوير الأصغر حجمًا Frontier TDS قائمة Green500 لأكثر الحواسيب العملاقة كفاءة ^{[ 6 ]} حتى تم إزاحته عن عرش الكفاءة بواسطة حاسوب هنري العملاق التابع لمعهد Flatiron في نوفمبر 2022. ^{[ 7 ]}

تم تجاوز جهاز الكمبيوتر العملاق "فرونتير" كأسرع جهاز كمبيوتر عملاق في العالم بواسطة جهاز "إل كابيتان" في نوفمبر 2024.

تستخدم شركة فرونتير 9472 وحدة معالجة مركزية من نوع AMD Epyc 7713 "Trento" ذات 64  نواة بتردد 2 جيجاهرتز (606208 نواة) و37888 وحدة معالجة رسومية من نوع Instinct MI250X (8335360 نواة). ويمكنها إجراء عمليات حسابية مزدوجة الدقة بنفس سرعة العمليات أحادية الدقة. ^{[ 8 ]}

"Trento" هو معالج EPYC من الجيل الثالث المحسن ^{[ 9 ]} ("Milan")، والذي يعتمد على بنية Zen 3 الدقيقة .

يشغل 74 خزانة رفية مقاس 19 بوصة (48 سم) . ^{[ 10 ]} تحتوي كل خزانة على 64 شفرة ، تتكون كل منها من عقدتين. 

تتصل الشفرات ببعضها البعض عبر محولات HPE Slingshot ذات 64 منفذًا، والتي توفر نطاقًا تردديًا يبلغ 12.8 تيرابت/ثانية. وترتبط مجموعات الشفرات معًا في بنية تشبه دودة اليعسوب، مع ثلاث قفزات كحد أقصى بين أي عقدتين. وتُستخدم كابلات ضوئية أو نحاسية، مصممة خصيصًا لتقليل طول الكابلات. ويبلغ إجمالي طول الكابلات 145 كيلومترًا (90 ميلًا) . ويتم تبريد Frontier بالسوائل بواسطة 4 مضخات بقوة 350 حصانًا، والتي تضخ حوالي 6000 جالون (22712.47 لترًا) من الماء غير المبرد مسبقًا عبر النظام كل دقيقة، مما يسمح بكثافة أعلى بخمس مرات من البنى المبردة بالهواء. ^{[ 8 ] [ 11 ]}  

تتكون كل عقدة من وحدة معالجة مركزية واحدة، وأربع وحدات معالجة رسومية، وذاكرة فلاش بسعة 4 تيرابايت. تحتوي كل وحدة معالجة رسومية على 128 جيجابايت من ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) ملحومة بها، بينما تحتوي كل وحدة معالجة مركزية على 512 جيجابايت من ذاكرة DDR4 محلية. ^{[ 8 ] [ 12 ]} تستهلك كل وحدة معالجة رسومية طاقة في وضع الخمول تبلغ حوالي 100 واط، وطاقة تصميم حراري (TDP) تبلغ حوالي 500 واط، و560 واط في ذروة الاستهلاك.

تتميز Frontier بوصلات متماسكة بين وحدات المعالجة المركزية ووحدات معالجة الرسومات، مما يسمح بالوصول إلى ذاكرة وحدة معالجة الرسومات بشكل متماسك بواسطة التعليمات البرمجية التي تعمل على وحدات المعالجة المركزية Epyc. ^{[ 13 ]}

تستخدم شركة Frontier نظام تخزين فلاش داخلي  بسرعة قراءة 75 تيرابايت/ثانية /  كتابة 35 تيرابايت/ثانية / 15  مليار عملية إدخال/إخراج في الثانية، بالإضافة إلى نظام ملفات Lustre على مستوى الموقع بسعة 700 بيتابايت من Orion . ^{[ 14 ]}

يستهلك مشروع فرونتير حوالي 21  ميغاواط (MW) (وهو ما يعادل الطاقة اللازمة لـ 15000 منزل عائلي منفرد)، مقارنة بـ 13 ميغاواط التي استهلكها سلفه ساميت . ^{[ 11 ]} 

كان استهلاك الطاقة أحد أكبر التحديات خلال عملية التطوير. أشارت المعلومات المتوفرة إلى ضرورة استخدام مئات الآلاف من وحدات معالجة الرسومات (GPUs) لتحقيق أداء 1 إكسا فلوب، مع استهلاك إجمالي للطاقة يتراوح بين 150 و500 ميغاواط. ولذلك، كانت الكفاءة العالية هدفًا رئيسيًا للمشروع. ^{[ 8 ]}

تعاونت شركة أوك ريدج مع شركتي إتش بي إي كراي وإيه إم دي لبناء النظام بتكلفة 600  مليون دولار أمريكي. بدأ تشغيله في عام 2021 ^{[ 15 ]} ووصل إلى كامل طاقته في عام 2022. ^{[ 16 ]} سجل النظام سرعة قصوى (Rmax) بلغت 1.1 إكسا فلوب في مايو 2022، مما جعله أسرع حاسوب عملاق في العالم وفقًا لقائمة TOP500 الصادرة في يونيو 2022 ، ليحل محل فوغاكو . ^{[ 1 ] [ 17 ]}

فور إطلاقه، تصدّر الحاسوب العملاق قائمة Green500 لأكثر الحواسيب العملاقة كفاءة، حيث بلغت كفاءته 62.68 جيجا فلوب/واط. ^{[ 6 ]} صرّح مدير مختبر أوك ريدج الوطني، توماس زكريا، قائلاً: "يُبشّر حاسوب فرونتير بعصر جديد من الحوسبة فائقة السرعة لحلّ أكبر التحديات العلمية في العالم". وأضاف: "يُقدّم هذا الإنجاز لمحةً عن قدرات فرونتير الفريدة كأداة للاكتشاف العلمي. وهو ثمرة أكثر من عقد من التعاون بين المختبرات الوطنية والأوساط الأكاديمية والقطاع الخاص، بما في ذلك مشروع الحوسبة فائقة السرعة التابع لوزارة الطاقة الأمريكية، والذي يعمل على نشر التطبيقات وتقنيات البرمجيات والأجهزة والتكامل اللازم لضمان تحقيق تأثير ملموس على مستوى الحوسبة فائقة السرعة". ^{[ 14 ]}

• قائمة بأفضل الحواسيب العملاقة في الولايات المتحدة