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HSA, calcul hétérogène: Intel et Nvidia isolés?
(0) RéactionDébut juin, AMD inaugurait la HSA Foundation en partenariat avec ARM, Imagination Technologies, MediaTek et Texas Instruments. Cette fondation a pour rappel comme objectif de concevoir des standards dédiés au calcul hétérogène qu'ils concernent l'aspect programmation ou l'implémentation matérielle. Coup sur coup, elle vient d'accueillir de nouveaux membres importants.
ATI, avant d'être englobé par AMD, avait été le premier à nous faire part de l'ambition d'utiliser la puissance de calcul des GPU à d'autres fins que le rendu 3D en temps réel pour lequel ils ont à l'origine été conçus. Probablement par manque de moyens, ces développements ont avancé très lentement et il aura fallu attendre plus d'un an avec la concrétisation de l'initiative similaire de Nvidia pour que le GPU mette enfin un pied dans la porte du monde du calcul haute performance. Disponible dès début 2007, CUDA a ainsi relégué au second plan toute initiative similaire de la part d'ATI/AMD.
Quelques tergiversations au niveau des choix technologiques et des langages de programmation, ainsi que l'intégration d'ATI dans AMD, ont par la suite empêché toute avancée rapide. Il faut dire qu'avec le projet Fusion d'AMD, l'objectif n'était plus simplement d'exploiter le GPU, mais de profiter de la symbiose GPU + CPU. Par ailleurs AMD a fait le choix, probablement par défaut, de se reposer sur des standards ouverts. A l'inverse, Nvidia a opté pour une approche propriétaire qui lui a permis d'être plus agile et surtout beaucoup plus rapide dans ses développements.
Entre le monde x86 largement dominé par Intel, et le calcul sur GPU dominé par Nvidia, AMD s'est retrouvé dans une situation délicate dans laquelle il était devenu difficile de peser sur les choix technologiques des développeurs et donc de les inciter à programmer pour ses solutions hétérogènes.
Pour sortir de cette impasse, AMD avait besoin de rallier d'autres acteurs à sa cause. Proposer un standard d'architecture pour le calcul hétérogène était une solution naturelle à ce problème, d'autant plus qu'il allait devenir essentiel pour de nombreux autres acteurs : les concepteurs de SoC ultra basse consommation. Lorsque l'enveloppe thermique est limitée, comme c'est le cas pour tous les périphériques mobiles, pouvoir exploiter différents types de cœurs destinés au calcul (séquentiel ou massivement parallèle) permet de maximiser les performances dans plus de cas de figure. En d'autres termes, tout l'écosystème ARM était voué à exploiter le calcul hétérogène et allait faire face aux mêmes problèmes qu'AMD lorsqu'il s'agirait de trouver la meilleure approche pour le mettre en place.
Mi-2011, AMD a ainsi proposé la FSA, Fusion System Architecture, comme base de travail, avec en coulisse le support d'ARM. Un an plus tard, après un changement de nom pour HSA, Heterogeneous System Architecture, AMD a remis tous ses travaux initiaux à une fondation dont les membres fondateurs initiaux incluaient également ARM, Imagination Technologies, MediaTek et Texas Instruments. Les statuts de la fondation laissaient cependant la possibilité à d'autres acteurs de devenir des membres fondateurs s'ils se manifestaient dans les 3 mois, à partir du 1er juin 2012.
A quelques jours de l'échéance, Samsung a ainsi rejoint la fondation en tant que sixième membre fondateur, accompagné par Apical, Arteris, MulticoreWare, Sonics, Symbio et Vivante en tant que membres secondaires. Si l'arrivée d'un poids lourd tel que Samsung était une bonne nouvelle pour la HSA, l'absence de Qualcomm était étonnante. Avec des objectifs très importants au niveau des capacités de ses SoC, et l'arrivée à la tête de son département d'ingénierie d'Eric Demers, l'ancien responsable des architectures GPU d'AMD, il ne faisait aucun doute que Qualcomm voudrait rejoindre la HSA… et pas en tant que membre secondaire.
Les négociations ont probablement été plus compliquées et longues que prévues, mais ont fini par aboutir et la HSA Foundation a modifié ses statuts de manière à faire disparaître la date limite pour l'entrée de nouveaux membres fondateurs. Hier, Qualcomm est ainsi devenu le septième membre fondateur.
En s'adjoignant le poids de presque tout l'écosystème ARM, AMD ne pouvait probablement pas trouver de meilleure approche pour le développement d'un standard dédié au calcul hétérogène et la présentation graphique du site de la fondation ne laisse guère de doute concernant le fait que la porte reste ouverte pour un huitième membre principal. S'il faudra encore convaincre certains acteurs importants tels qu'Apple ou Microsoft, les grands absents restent Intel et Nvidia.
Ceux-ci, d'une part par égo vis-à-vis d'AMD et d'autre part pour ne pas faciliter l'arrivée de concurrence sur des marchés très juteux, restent hostiles à l'arrivée d'un tel standard. Intel veut conserver un contrôle total de sa plateforme, proposer ses propres solutions destinées au calcul massivement parallèle et favoriser l'utilisation des cores x86 qui sont en train de gagner beaucoup en efficacité énergétique. De son côté, Nvidia n'entend pas saboter les premiers succès commerciaux de sa division Tesla liée à l'architecture propriétaire CUDA, et prépare sa propre solution hétérogène.
Pour éviter de se retrouver isolés du reste de l'industrie, nul doute cependant qu'Intel et Nvidia vont suivre de très près l'évolution de la HSA ainsi que ses premières spécifications. Annoncées pour fin 2011, elles ont pris du retard mais seraient maintenant entre les mains de l'ensemble des membres de la fondation pour une publication avant la fin de cette année.
AFDS: AMD, ARM, ImgTech, TI : HSA Foundation
L'AMD Fusion Developer Summit, un forum technologique dédié au calcul hétérogène, a actuellement lieu à Seattle. Ce forum peut être vu comme la réplique d'AMD à la GPU Technology Conference de Nvidia qui s'est tenue le mois passé, mais un point important distingue cependant les deux évènements : AMD conçoit autant des cores CPU que des cores GPU. Plus que le calcul massivement parallèle, qui exploite les GPU, c'est ainsi le calcul hétérogène qui est ici à l'honneur.
Exploiter en symbiose des cores CPU et des cores GPU est complexe, notamment parce qu'ils ne partagent pas encore un espace mémoire totalement unifié, même si l'APU Trinity apporte quelques avancées à ce niveau. L'an passé, AMD avait annoncé la Fusion System Architecture, une tentative d'apporter des réponses à cette problématique de manière à pouvoir fournir une plateforme plus simple à exploiter pour un maximum de développeurs. AMD avait alors précisé vouloir en faire un standard ouvert : publier une documentation complète avant la fin 2011 et mettre en place un consortium pour gérer la FSA.
AMD a pris du retard sur la documentation qui n'est toujours pas disponible, mais a entretemps renommé la FSA en Heterogeneous System Architecture de façon à la détacher de sa marque Fusion. Il y a quelques mois, AMD précisé ses plans au sujet du consortium qui se dénommerait HSA Foundation et se verrait transférer tous ses travaux initiaux.
Cette édition de l'AFDS est l'occasion pour AMD de concrétiser la mise en place de la HSA Foundation, qui est effective depuis quelques jours. Il s'agit d'une organisation à but non-lucratif qui sera dorénavant chargée du développement et de la promotion de ce standard ouvert destiné à simplifier le calcul hétérogène qu'il concerne les PC, les smartphones ou les serveurs. Sa tâche sera également de produire des outils de développements efficaces et d'aider à la formation des développeurs.
AMD transfère à cette fondation la totalité de ses travaux initiaux sur la FSA/HSA, à savoir : un compilateur open source, des librairies et les documentations préliminaires qui concernent la programmation, les spécifications hardware ainsi que les spécifications software. AMD fournis par ailleurs une partie des fonds pour la mise en place de la fondation.
La fondation est bien entendu destinée à accueillir un maximum de membres, qui pourront être de plusieurs types : fondateurs (ce qui est encore possible s'ils y sont invités dans les 90 jours), promoteurs, supporters, contributeurs, universitaires et autres associés. Comme c'est généralement de mise pour ce type d'organisation, chaque membre participe à son budget de fonctionnement suivant son rôle, ce qui représente jusqu'à 125.000$ par an pour les membres fondateurs.
Les représentants des cinq membres fondateurs de la HSA Foundation, qui forment son conseil d'administration actuel.
La mise en place de la HSA Foundation n'aurait pas pu se faire sans son élargissement à d'autres grands noms de l'industrie. La présence d'ARM à l'AFDS l'an passé ne laissait aucun doute sur l'intérêt de la société spécialisée dans les modules destinés au SoC, pour laquelle le calcul hétérogène est la seule solution viable sur le plan énergétique, et c'est donc sans surprise qu'ARM fait partie des membres fondateurs de la fondation. D'autres ont rejoint l'initiative et sont tous liés aux SoC d'une manière ou d'une autre : Imagination Technologies, MediaTek et Texas Instruments.
Chacune de ces sociétés disposera d'un membre au conseil d'administration de la fondation (Manju Hedge, Vice-Président des solutions développeurs destinées au calcul hétérogène chez AMD et ex-CEO d'Ageia; Jem Davies Vice-Président responsable de la division Media Processing chez ARM…) qui sera gérée au quotidien par Phil Rogers, Président de la HSA Foundation et AMD Corporate Fellow.
Reste bien entendu que d'autres grands noms sont malheureusement absents du tableau, tels que Nvidia et surtout Intel. Les membres fondateurs ne désespèrent pas à l'idée de les voir rejoindre l'initiative, sans cependant se faire d'illusion à ce sujet. Mais ce sont, avant tout autre chose, les développeurs qu'ils devront s'attacher à convaincre et pour cela, comme le rappelait Adobe présent également à l'AFDS, il faudra leur proposer des outils complets, performants, simples d'utilisation et fiables. Un gros chantier en perspective.
Vous pourrez retrouver toutes les informations disponibles actuellement sur le site de la HSA Foundation qui vient d'être mis en ligne mais la documentation complète se fait cependant toujours attendre.
AMD FireStream 9350 et 9370
AMD vient de lancer de nouvelles cartes FireStream basées sur son GPU Cypress (Radeon HD 5800) et destinées à concurrencer les Tesla C2050 et C2070 de Nvidia sur le marché du calcul haute performances. Ces FireStream 9350 et 9370 sont respectivement dérivées des FirePro V7800 et V8800 et affichent donc des spécifications identiques, à ceci près que la FireStream 9370 est équipée de 4 Go contre 2 Go pour les FirePro et la FireStream 9350.
Avec 320 unités de calcul vec5 cadencées à 825 MHz, la FireStream 9370 affiche une puissance de calcul de 2.64 Tflops en simple précision et de 0.53 Tflops en double précision pour un TDP de 225 watts. De son côté la FireStream 9350 se contente de 288 unités de calcil vec5 à 700 MHz pour une puissance de calcul de 2.02 Tflops en simple précision et de 0.40 Tflops en double précision pour un TDP de 150 watts.
De leur côté, les Tesla C2050 et C2070 affichent des spécifications identiques et ne se différencient que par la quantité de mémoire, de 3 Go pour la première et de 6 Go pour la seconde. Avec 448 unités de calcul cadencées à 1.15 GHz, elles affichent 1.03 Tflops en simple précision et 0.52 Tflops en double précision pour un TDP de 250 watts.
Il est intéressant de constater que les dernières Tesla affichent une puissance de calcul similaire à celle de la FireStream 9370 en double précision alors que cette dernière est nettement plus puissante en simple précision. L’écart en simple précision doit cependant être relativisé étant donné que du côté de Nvidia nous avons affaire à des unités au comportement scalaire alors qu’AMD propose des unités vectorielles 5D au rendement moins élevé. En double précision cependant, cette différence est fortement amoindrie et les chiffres sont alors comparables.
A côté de la puissance de calcul pure, Nvidia conserve certains avantages avec une structure de cache plus efficace, le support optionnel de la mémoire ECC (avec coût en ressources) et surtout C pour CUDA (et ses dérivés) qui, bien que propriétaire, reste le langage le plus avancé et fiable pour le GPU computing. AMD a décidé de tout miser sur OpenCL, un langage ouvert mais qui en est toujours à ses premiers pas.
Computex: serveurs avec GPUs chez Supermicro
Supermicro exposait sur le salon plusieurs systèmes optimisés pour le GPU computing tant du côté d’AMD que de Nvidia. Le spécialiste du serveur explique proposer les deux solutions à ses clients mais ne pas les mettre au point directement et simplement certifier la compatibilité de ces serveurs avec certains modèles proposés par AMD et Nvidia. C’est le cas des Tesla C2050 et C2070 basées sur le GF100. Du côté d’AMD ce sont des FirePro V8800 qui étaient utilisées dans les systèmes puisque les cartes FireStream équivalentes et optimisées pour le format des serveurs manquent toujours à l’appel.
Interrogé sur le succès de ces solutions, Supermicro nous a indiqué qu’il était toujours très réduit étant donné que le GPU computing reste encore globalement à l’état de recherche et développement. Les logiciels compatibles, optimisés et à l’état de production sont encore rares ce qui limite grossièrement le marché aux développeurs et aux universités. Supermicro estime cependant que ce type de serveurs pourrait connaître un succès de plus en plus grand et compte donc continuer à suivre le GPU computing de près. Notre interlocuteur nous a ensuite précisé avec un grand sourire que les marges énormes sur ce type de serveur et le coût relativement réduit en développement (il n’est pas nécessaire de concevoir les cartes accélératrices et la densité n’est pas réellement travaillée) font que peu importe si ce marché explose réellement un jour, le simple fait d’alimenter son développement est déjà très rentable.
FireStream: le RV770 vient d'être lancé
AMD a profité de l'International Supercomputing Conference qui se tient actuellement Outre-rhin, à Heidelberg, pour lancer la FireStream 9250, première carte équipée d'un RV770 mais dépourvue de sorties vidéos puisqu'elle est destinée à accélérer les calculs, notamment dans les domaines scientifiques et financiers.
Coté puissance, elle est capable d'effectuer 1 billion (10^12) de calculs à virgule flottante par seconde en simple précision, atteignant ainsi le Teraflop. En double précision, il est question de plus de 200 gigaflops. Il devient donc évident que le GPU embarque 800 Stream Processors ou plus précisément 160 "unités vec5".
La mémoire n'est pas en reste puisqu'elle embarque 1 Go de GDDR3. Enfin, elle n'occupe qu'un seul slot et consomme moins de 150W. Elle sera bien entendu accompagnée d'un SDK et sera disponible au troisième trimestre pour $999. C'est deux fois moins que pour la FireStream 9170 (RV670 et 2 Go de GDDR3) qui officiellement est toujours vendue $1999.
