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NCC da Unesp recebe processadores de última geração
Intel Xeon Phi Knights Landing integrará o projeto Intel/Unesp Modern Code
Ricardo Aguiar
22/02/2017
Detalhe do novo processador Intel Xeon Phi Knights Landing obtido pelo NCC/Unesp

O Núcleo de Computação Científica (NCC) da Unesp vem oferecendo nos últimos anos treinamentos em paralelização e vetorização de aplicações científicas e em modernização de códigos computacionais para os interessados em aprender a explorar toda a capacidade dos mais novos processadores Intel Xeon Phi. Os cursos integram o projeto Intel/Unesp Modern Code, que já ofereceu quase 30 treinamentos em diversas instituições, no Brasil e no exterior. Destaques incluem participação em escolas sediadas na Inglaterra, França, Alemanha, Portugal e Colômbia, e em diversas edições das Escolas Regionais de Alto Desempenho (ERADs), em São Paulo, Rio Grande do Sul, Rio de Janeiro e Nordeste.

Esses cursos contam a partir de agora com processadores de segunda geração conhecidos como Knights Landing (Figuras 1 e 2). O NCC tornou-se, em janeiro desse ano, uma das primeiras instituições acadêmicas do Brasil a receber o novo hardware. O recurso já foi utilizado pelo grupo em treinamentos durante a quarta edição da escola internacional INFIERI, que este ano foi realizada no Brasil. Além disso, o NCC também recebeu da Intel, no início de fevereiro, um novo sistema (Figura 3) com mais quatro servidores Knights Landing (quad-server).

“A aquisição desse novo sistema tornou-se possível devido à parceria que o NCC mantém com a Intel com objetivo de fazer P&D em áreas tecnológicas avançadas e atacar problemas de relevância socioeconômica”, afirma o Prof. Sérgio Novaes, diretor científico do NCC.

As colaborações com a empresa começaram no ano de 2012, quando desenvolveram uma infraestrutura educacional de computação em nuvem para a Secretaria de Educação do Estado de São Paulo - projeto que ficou conhecido como EduCloud. Em 2014, o núcleo da Unesp tornou-se um dos poucos centros “Intel Parallel Computing Center (IPCC)” do mundo, juntando-se a um seleto grupo de instituições internacionais. O IPCC teve por objetivo o desenvolvimento da paralelização do Geant V, software de ampla aplicação não apenas em Física de Altas Energias, mas também na dosimetria para tratamentos radiológicos e no estudo de circuitos eletrônicos resistentes à radiação.

 “Os novos servidores serão usados para pesquisas e testes de desempenho da mais recente geração de processadores Intel Xeon Phi”, diz Rogério Iope, gerente executivo do NCC e coordenador técnico do projeto Intel/Unesp Modern Code. “Nosso objetivo é adquirir expertise no uso desses processadores e oferecer treinamentos para outras instituições e profissionais que tenham interesse em aprender a extrair o máximo de desempenho dessa nova arquitetura de muitos núcleos da Intel”.

O modelo de processador obtido pelo NCC conta com 68 núcleos e capacidade de processamento teórica da ordem de 3 TFLOPs. A equipe da Unesp está investigando e passará a oferecer minicursos relacionados ao seu uso em Data Analytics e Machine Learning, áreas nas quais essa nova arquitetura tem grande potencial de aplicação. Para isso, a Intel já disponibilizou um aporte extra para contratar um profissional capacitado na área de Data Science, que irá colaborar na preparação dos materiais de treinamento e será um dos instrutores dos novos cursos.

“A aquisição desse novo sistema com o Knights Landing será muito útil para testes e desenvolvimento de algoritmos avançados na área de Data Science, como no caso de redes neurais profundas (deep neural networks), cuja etapa de treinamento é acelerada utilizando a rápida MCDRAM e a alta capacidade de paralelização disponível no novo processador”, diz Raphael Cobe, pesquisador associado do NCC e um dos responsáveis por ministrar os treinamentos.

Cada um dos novos servidores do chassi quad-server recém recebido pelo NCC possui o processador Intel Knights Landing Fabric (KNL-F). O KNL-F tem dois canais de interconexão, diretamente no chip do processador, que implementam a arquitetura de interconexão de baixa latência e largura de banda de 100Gbps conhecida como Omni-Path, uma evolução da arquitetura Infiniband da Intel conhecida como True Scale, apropriada para redes internas de sistemas de Computação de Alto Desempenho.

“O Knights Landing disponibiliza mais unidades de processamento e o dobro da capacidade de processamento vetorial na comparação com processadores de gerações anteriores, bem como um sistema de memória mais flexível”, diz Sílvio Stanzani, pós-doutorando no NCC que também é responsável por produzir e ministrar treinamentos. “Nos cursos relacionados ao projeto Intel Modern Code, abordaremos os desafios e oportunidades do uso desse novo processador”.

Com os novos sistemas, o parque de servidores do NCC, que atende ao projeto Modern Code, (conhecidos como "servidores manycore") deverá ter sua capacidade de processamento teórica ampliada em 15 TFLOPs. Os sistemas novos serão integrados aos três servidores já em produção, formando um cluster com 8 servidores, que serão interligados através da rede Omni-Path, permitindo grande flexibilidade no seu uso. Considerando-se os núcleos dos processadores e coprocessadores de todos os servidores somados, incluindo-se a estação experimental construída no próprio NCC e usada para desenvolvimento e testes, que também faz parte do projeto e que dispõe de um coprocessador Xeon Phi de primeira geração, a quantidade de núcleos de processamento reais disponíveis nesse cluster será superior a 1100.

Projeto Intel/Unesp Modern Code: treinamentos em modernização de código
Em janeiro de 2013, o NCC recebeu da Intel uma amostra da primeira geração de processadores Xeon Phi, que havia sido recém lançada. A expertise adquirida no uso desse módulo deu origem, dois anos depois, ao projeto Intel/Unesp Modern Code, em parceria com a empresa.

O objetivo do projeto é transmitir o conhecimento adquirido por profissionais do NCC no uso de processadores de muitos núcleos para outras instituições, tanto nacionais como internacionais. Os treinamentos e minicursos acontecem, em média, uma vez por mês, em diversas instituições, e têm como foco a paralelização e vetorização de aplicações, e a modernização de código para que aplicações utilizem da melhor maneira possível os mais novos recursos de hardware desenvolvidos pela Intel. Mais recentemente, tópicos relacionados a Data Science também foram incluídos.

O público-alvo é variado – dependendo do evento, podem incluir desde estudantes de graduação até pós-doutorandos, além de pesquisadores e profissionais de empresas da área. No total, mais de 1500 participantes já foram beneficiados pelos cursos e treinamentos ministrados pelo NCC. Em 2015, durante a Intel Innovation Week, o NCC recebeu uma homenagem da empresa pela excelência de seus treinamentos.

Os recursos disponibilizados pelo projeto Intel/Unesp Modern Code estão sendo utilizados por diversos outros grupos de pesquisa. Dentre eles, destaca-se o trabalho realizado por um time de pesquisadores liderados pelo Prof. Jairo Panetta, do Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA). Sua equipe realizou experimentos com o software científico Brams, responsável por fazer previsões climáticas para todo o país.

Além disso, o time do NCC também trabalhou na otimização de um código desenvolvido pelo Laboratório Nacional de Computação Científica (LNCC), que resultou na produção de um whitepaper publicado no site da Intel.

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