Mengatur dengan Langsung Catatan: Apa itu HPC? Panduan Teknis oleh GIGABYTE

Akronim "HPC" mewakili "komputasi kinerja tinggi". Ini merujuk secara luas pada kategori komputasi canggih yang dapat menangani jumlah data yang lebih besar, melakukan serangkaian perhitungan yang lebih kompleks, dan berjalan pada kecepatan yang lebih tinggi daripada komputer pribadi rata-rata Anda. Ini mungkin sejalan dengan definisi superkomputer; kenyataannya, kedua istilah tersebut terkadang digunakan secara bergantian, dengan beberapa sistem HPC paling terkenal di dunia yang berfungsi pada skala superkomputer dari quadrillion floating point operations per detik (petaFLOPS), atau bahkan quintillion floating point operations per detik (exaFLOPS). Tetapi suatu perusahaan (atau organisasi lainnya) masih dapat memperoleh manfaat dari HPC, atau bahkan membangun sistem HPC-nya sendiri, tanpa bersaing untuk mendapatkan tempat di daftar superkomputer dunia “TOP500”.

Trik untuk melampaui batas-batas komputer biasa tidak harus membangun komputer yang "lebih baik", tetapi untuk menggabungkan beberapa sumber daya komputasi dan membentuk "kluster komputasi". Sinergi yang dapat dicapai oleh berbagai jenis prosesor melalui komputasi heterogen; agregasi perangkat penyimpanan dalam jaringan yang aman dan kohesif; penyebaran saluran throughput tinggi yang menghilangkan latensi-semua fitur ini dan lebih banyak lagi memungkinkan sistem HPC untuk bekerja seperti superkomputer.

Glossary:
《What is Computing Cluster?》
《What is Heterogeneous Computing?》

Keuntungan dari sistem HPC sangat banyak. Di bawah ini, kami menyoroti empat manfaat yang dapat Anda ingat dengan akronim praktis yang kami temukan: PACT, yang berarti kinerja (performance), ketersediaan (availability), biaya (cost), dan waktu (time).

Tidak perlu diperjelas bahwa sistem HPC menawarkan kinerja yang lebih baik daripada rata-rata PC, tetapi bukan itu yang sedang dibicarakan. Sebuah perusahaan dengan akses ke HPC akan mengungguli persaingan, hanya karena tugas yang ada dapat dilakukan dengan lebih efisien, dan karena nilai kebaruan yang dapat diperoleh dari data yang ada.

Pikirkan tentang upaya yang dilakukan untuk merancang produk baru, seperti mobil; atau seperangkat peraturan baru, seperti pedoman yang membantu bandara dalam mencegah penundaan jadwal penerbangan. Banyak pengujian fisik, belum lagi coba-coba, dulu diperlukan untuk menyelesaikan semuanya, tanpa alasan lain selain fakta bahwa terlalu banyak bagian yang bergerak terlibat. Dengan menjalankan simulasi pada sistem HPC selama pengembangan, produk atau prosedur baru akan memiliki peluang yang jauh lebih baik untuk diterapkan.

Sistem HPC juga dapat menyisir data besar yang ada untuk mencari nilai yang sampai sekarang belum ditemukan. Salah satu contoh menariknya adalah analisis rekam medis menggunakan kecerdasan buatan (AI) untuk menemukan indikator umum penyakit. Dalam skenario ini, HPC tidak hanya dapat membantu dokter bekerja lebih efisien, tetapi juga menyaring data yang ada untuk mencari nilai baru.


Learn More:
《Major Automaker Uses GIGABYTE to Achieve Optimal Aerodynamic Designs》
《Spain’s IFISC Prevents “Flight Delay Propogation” with GIGABYTE Servers》

Glossary:
《What is Big Data?》
《What is Artificial Intelligence?》

Ketersediaan mengacu pada konsep "ketersediaan tinggi", yang berarti bahwa peralatan IT harus menawarkan waktu aktif sebanyak mungkin agar pengguna dapat memanfaatkan layanan sepenuhnya. Ini menjadi kebutuhan dasar di era digital, mengingat semakin banyak kehidupan kita berputar di sekitar penemuan teknologi.

Karena node dari sistem HPC biasanya terdiri dari lebih dari satu komputer atau server, dan karena node dirancang untuk bekerja bersama dan saling mendukung, ketersediaan sistem HPC umumnya lebih unggul daripada satu buah komputer

Glossary:
《What is High Availability?》
《What is IT?》

Tampaknya kontra-intuitif bahwa sekelompok server akan lebih hemat biaya daripada satu buah komputer; tetapi karena komputasi tersebar di berbagai sumber daya, sistem HPC lebih terukur. Artinya, pengguna dapat meningkatkan (meningkatkan CPU, GPU, memori, atau sumber daya lainnya) dan memperluas (menambahkan lebih banyak node ke dalam klaster) saat dibutuhkan, daripada membeli lebih banyak peralatan dibanding yang diperlukan di awal sebagai antisipasi dari perkembangan mendatang. Menyewa sumber daya HPC dari penyedia layanan cloud (CSP) dapat lebih meningkatkan skalabilitas dan menurunkan biaya.

Glossary:
《What is Scalability?》
《What is GPU?》
《What is Cloud Computing?》

Sistem HPC cepat-sangat cepat. Rata-rata PC tingkat konsumen Anda berfungsi pada tingkat gigaFLOPS (satu miliar FLOPS) atau teraFLOPS (satu triliun FLOPS). Tetapi seperti yang telah kami tetapkan, sistem HPC diukur pada skala petaFLOPS, atau bahkan exaFLOPS, yang lebih cepat. Mampu menyelesaikan perhitungan dalam hitungan menit atau jam, bukan hari atau bulan, jelas merupakan pengubah permainan.

Untuk menggunakan industri animasi sebagai contoh, rendering biasanya mengambil waktu produksi paling besar, menyisakan sangat sedikit ruang bagi seniman untuk memperbaiki desain mereka atau penulis untuk memoles skrip mereka. Akses ke HPC, yang dapat disediakan oleh “Render Farm” berbasis cloud, akan sangat mempercepat prosesnya, memberikan lebih banyak waktu bagi para jenius kreatif untuk mengasah keahlian mereka.


Learn More:
《Glossary: What is Render Farm?》
《See How GIGABYTE Servers Elevate Taiwanese Animation on the World Stage》

Ketika Anda mempertimbangkan seluruh manfaat HPC, seharusnya tidak mengejutkan bahwa faktanya banyak pasar vertikal yang berbeda telah memasukkannya ke dalam operasi harian mereka. Kita semua memperoleh keuntungan dari memiliki akses ke HPC. Berikut ini sekilas tentang berbagai sektor vertikal dan cara HPC membuat perbedaan.

Karena perubahan iklim mempengaruhi pola cuaca di seluruh dunia, bencana alam seperti tsunami dan gelombang badai menjadi lebih berbahaya. Ada kebutuhan mendesak untuk mempelajari cuaca ekstrem dan merekayasa kota-kota kita untuk menahannya. Itulah yang dilakukan Shibayama Lab di Universitas Waseda yang bergengsi di Jepang, “Pusat Pencegahan Bencana di Seluruh Dunia”, dengan klaster komputasi yang kuat yang dibangun dengan server GIGABYTE. Shibayama Lab menggunakan GIGABYTE G221-Z30 dan W291-Z00 untuk mensimulasikan bencana alam dan menguji rencana pemulihan dengan menjalankan model komputer yang sangat detail pada kecepatan yang sangat cepat. Beberapa simulasi dapat dilakukan secara bersamaan melalui komputasi paralel.

Learn More:
《More information about GIGABYTE's GPU Server》
《More information about GIGABYTE's Tower Server》
《Glossary: What is Parallel Computing?》
《Waseda University Decodes the Storm with GIGABYTE’s Computing Cluster》

Salah satu penemuan paling menarik di cakrawala adalah kendaraan otonom. Visi komputer dan metode pembelajaran mendalam digunakan untuk "melatih" AI mobil untuk mendeteksi, mengenali, dan bereaksi terhadap kondisi jalan-seperti halnya pengemudi manusia. Sistem HPC sangat penting untuk pelatihan algoritma self-driving yang efektif.

Pengembang teknologi mengemudi otonom Israel menggunakan GIGABYTE G291-281 dan R281-NO0 untuk melatih armada mobil swakemudinya. Berkat HPC, data dapat diproses dengan cepat untuk meningkatkan AI kendaraan otonom.

Glossary:
《What is Computer Vision?》
《What is Deep Learning?》

Learn More:
《More information about GIGABYTE’s Rack Server》
《Constructing the Brain of a Self-Driving Car with GIGABYTE》

Sektor energi, termasuk industri minyak dan gas, mulai menggunakan HPC untuk mencari lokasi ekstraksi baru. Gambar 2D dan 3D kompleks yang dikumpulkan selama survei geologis yang dapat dianalisis dengan cepat dan akurat dengan HPC untuk menentukan lokasi pengeboran yang paling sesuai, sehingga akan mengurangi biaya eksplorasi. Misalnya, perusahaan riset geosains Prancis menggunakan Server GPU Seri-G GIGABYTE, dilengkapi dengan konfigurasi enam GPGPU yang sangat padat dalam faktor bentuk 1U (satu unit rack), untuk meningkatkan kinerja pengenalan gambar, dan pemrosesan analitik data, jadi mereka dapat memberikan data yang lebih akurat secara real-time.

Learn More:
《Glossary: What is GPGPU?》
《Glossary: What is Rack Unit?》
《GIGABYTE’s GPU Servers Help Improve Oil & Gas Exploration Efficiency》

Virtual reality (VR), augmented reality (AR), dan mixed reality (MR) telah menjadi bagian dari kehidupan kita sehari-hari. Sekarang setelah raksasa teknologi internasional telah memberikan perhatiannya pada pembuatan “Metaverse”, ada baiknya melihat bagaimana HPC dapat membantu.

Berikut adalah dua contoh. Dalam kasus Taipei Music Center, GIGABYTE's G481-HA0 berfungsi sebagai bagian dari pusat data mikro built-in yang memanfaatkan komunikasi 5G dan teknologi edge computing untuk menawarkan kepada penonton “Pengalaman Stadion VR 360” -360 derajat, 8K tampilan resolusi langsung secara real time. Contoh lain ialah perusahaan teknologi ArchiFiction di Silicon Valley, yang menggunakan server GIGABYTE W281-G40 dan motherboard server MW51-HP0 untuk menciptakan n'Space, platform berbasis proyektor yang mampu menampilkan lingkungan virtual fotorealistik yang dapat dilihat dengan mata telanjang.

Learn More:
《Glossary: What is Data Center?》
《Glossary: What is 5G?》
《Glossary: What is Edge Computing?》
《GIGABYTE 5G and Edge Solutions: The Server of Choice for Taipei Music Center》
《Naked-Eye Virtual Reality Made Possible with GIGABYTE Servers》

Karena HPC merupakan salah satu cara tercanggih untuk menghitung, masuk akal bahwa banyak terobosan ilmiah sangat bergantung pada HPC. Misalnya, Observatorium Lowell di Flagstaff, Arizona, yang menemukan Pluto pada tahun 1930, sedang dalam pencarian untuk menemukan planet ekstrasurya yang layak huni di luar angkasa. G482-Z50 GIGABYTE digunakan untuk menganalisis perubahan kecepatan radial Matahari untuk menemukan tanda umum bintang, sehingga "suara bintang" yang berlebihan dapat disaring untuk mempercepat pencarian. The European Organization for Nuclear Research (CERN), yang mengoperasikan Large Hadron Collider (LHC), merupakan kasus sukses lainnya. G482-Z51 GIGABYTE memproses 40 terabyte data mentah yang dihasilkan setiap detik oleh akselerator partikel untuk mendeteksi partikel subatomik yang sulit dipahami yang dikenal sebagai quark keindahan (atau bawah).

Learn More:
《Lowell Observatory Looks for Habitable Exoplanets with GIGABYTE Servers》
《CERN and the Large Hadron Collider Study Particle Physics Using GIGABYTE》

With HPC being so vital for scientific research, it should come as no surprise that universities and research institutes around the world are building their own HPC systems. In 2020, the Institute of Theoretical and Computational Chemistry at the University of Barcelona expanded its on-campus data center by adding a new HPC cluster, the “IQTC09”, composed of dozens of GIGABYTE servers. The College of Science at Taiwan Normal University has built the Center for Cloud Computing with GIGABYTE servers; what’s more, it is providing university courses to train HPC experts. An illustrious European tech university has purchased GIGABYTE’s H262-Z63 to bolster its work in engineering science, biochemistry, natural science, civil engineering, and mathematics.

Learn More:
《More information about GIGABYTE’s High Density Server》
《The University of Barcelona Gets a Computing Boost by Choosing GIGABYTE》
《Taiwan Normal University Empowers Scientific Study with HPC》
《In the Quest for Higher Learning, High Density Servers Hold the Key》

Pada intinya, struktur sistem HPC tidak berbeda dengan pusat data atau ruang server. Ini berisi lusinan, jika tidak ratusan atau bahkan ribuan, server dan perangkat periferal lainnya. Tergantung pada fungsinya, mereka dapat dikategorikan ke dalam tiga jenis node yang berbeda: komputasi, penyimpanan, dan jaringan. Node komputasi dapat dilihat sebagai otak dari seluruh operasi-mereka melakukan perhitungan dan menyelesaikan tugas. Node penyimpanan menyimpan permintaan dan tanggapan. Node jaringan membantu server berbicara satu sama lain di dalam sistem, dan menghubungkan sistem ke dunia luar. Dengan cara ini, sistem HPC berperilaku seperti superkomputer tunggal dan kohesif-keseluruhan yang lebih besar daripada jumlah bagian-bagiannya.《Glossary: What is Server Room?》

Untuk mencapai HPC, kekuatan lapisan komputasi-khususnya, kinerja prosesor-sangat penting. Dua raksasa CPU, AMD dan Intel, sedang berlomba untuk menghasilkan prosesor yang lebih banyak. Sebuah alternatif untuk arsitektur x86 adalah arsitektur ARM, yang menggunakan desain yang sangat berbeda dimana memungkinkan satu prosesor untuk menampung lebih banyak inti. Konsumsi daya prosesor ARM yang lebih rendah juga membuat manajemen termal lebih mudah. Pada akhirnya, jenis prosesor yang dipasang di sistem HPC sangat bergantung pada tugas yang dirancang untuk sistem tersebut.

Selain CPU, akselerator GPU (atau GPGPU) yang dipasang di node komputasi juga dapat menjadi pengubah permainan. Akselerator ini cocok untuk komputasi paralel, komputasi grid, dan bentuk komputasi terdistribusi lainnya. Dengan kata lain, jika tugas yang ada dioptimalkan untuk bekerja dengan akselerator, Anda dapat mencapai HPC tidak hanya dengan membeli CPU yang kuat, tetapi dengan menambahkan GPU yang tepat. NVIDIA, AMD, dan pemimpin teknologi lainnya menawarkan banyak pilihan kompetitif di pasar GPU.

Sekarang mari kita lihat node penyimpanan. Seperti disebutkan, ketersediaan tinggi adalah aturan praktis dalam hal HPC-tidak hanya sistem harus aktif sesering mungkin, data yang disimpan dalam sistem HPC juga harus aman dan dapat diakses. RAID, metode virtualisasi yang menggabungkan beberapa disk menjadi satu unit untuk mencapai redundansi, sering digunakan pada node penyimpanan. Standar antarmuka yang dikenal sebagai NVMe mempercepat transfer data, sehingga perhitungan di node komputasi tidak terhambat oleh kecepatan transfer yang tidak memadai. Singkatnya, meskipun node penyimpanan mungkin bukan titik fokus sistem HPC, mengadopsi teknologi penyimpanan yang benar dapat sangat membantu dalam meningkatkan kinerja sistem secara keseluruhan.

Node jaringan terdiri dari server yang dirancang untuk meng-host intranet, menyediakan akses melalui VPN, atau berbagi koneksi ke internet; hal tersebut dapat dilengkapi dengan perangkat lain, seperti saklar, router, dan firewall. Penerapan standar jaringan terbaru seperti Ethernet dan InfiniBand (IB), dapat memastikan bahwa data ditransfer dengan cepat dan aman-tidak hanya antara sistem HPC dengan penggunanya, tetapi juga di antara berbagai node di dalam sistem HPC.

Selain perangkat keras, perlu dicatat bahwa komponen perangkat lunak dari sistem HPC sama pentingnya. Perangkat lunak platform HPC, kerangka kerja yang dioptimalkan, pustaka, dan alat lainnya akan menjamin Anda mendapatkan hasil maksimal dari sistem HPC Anda. Kesesuaian adalah kuncinya-jika solusi perangkat keras dan perangkat lunak Anda cocok untuk tugas yang ada, Anda akan menuai manfaat penuh dari HPC.

Learn More:
《More information about GIGABYTE’s ARM Server》
《Glossary: What is Core?》
《Glossary: What is Thread?》

Glossary:
《What is Grid Computing?》
《What is Distributed Computing?》

Glossary:
《What is RAID?》
《What is NVMe?》

Kami berharap kami dapat menyajikan pengenalan yang informatif tentang konsep HPC, dan bagaimana berbagai sektor vertikal memperoleh manfaat dari penerapan sistem HPC. Seperti yang telah ditunjukkan pada bagian sebelumnya, susunan sistem HPC tidak rumit-mirip dengan ruang server atau klaster komputasi. Ini berarti Anda secara teoritis dapat membangun milik Anda sendiri; atau, jika tidak memungkinkan, Anda dapat menyewa layanan HPC berbasis cloud dari pusat data. Inti masalahnya adalah ini: dilihat dari kebutuhan Anda saat ini, apakah Anda benar-benar membutuhkan HPC? Jika demikian, bagaimana Anda bisa mendapatkan HPC?

Kebutuhan individu akan berbeda, tentu saja, tetapi kami telah mempersempit kriteria menjadi tiga pertanyaan sederhana. Jika jawaban Anda untuk ketiga pertanyaan ini adalah “ya”, maka selamat-Anda memiliki potensi untuk memanfaatkan tren komputasi terbaru yaitu HPC.



1. Apakah Anda bekerja di lingkungan komputasi intensif data yang akan sangat diuntungkan dengan pemrosesan yang lebih cepat?

2. Apakah Anda bekerja dengan, atau ingin bekerja dengan, terobosan teknologi terbaru, seperti AI, IoT, dan MLOps?

3. Apakah Anda memiliki tenaga untuk mengembangkan dan mengelola sistem HPC, baik di tempat ataupun di cloud; dan apakah Anda memiliki pengetahuan untuk menyesuaikan tugas Anda agar mendapatkan manfaat penuh dari HPC?



Pertanyaan-pertanyaan ini harus dipertimbangkan dengan hati-hati. HPC bukan hanya tentang komputasi yang lebih cepat; ini tentang menghasilkan nilai baru dengan kemampuan superkomputer. Oleh karena itu, Anda mungkin perlu menyesuaikan cara Anda mengatur data dan melakukan tugas agar sesuai dengan cara komputasi yang baru dan canggih ini. Akan ada “proses induksi”, bisa dikatakan, saat sistem HPC diinstal (atau layanan HPC disewa), dan tim IT Anda dilatih untuk bekerja dengan teknologi baru. Tetapi begitu HPC terintegrasi penuh ke dalam alur kerja Anda, Anda akan mulai melihat manfaatnya. Suatu hari, Anda akan melihat kembali ke masa sebelum HPC dan bertanya-tanya: bagaimana Anda bisa mengaturnya!


Glossary:
《What is IoT?》
《What is MLOps?》

Jika Anda mencari server untuk mengisi peran kontrol atau node komputasi di klaster HPC Anda, Anda tidak akan salah dengan Server dengan Kinerja Tinggi Seri-H GIGABYTE. Dioptimalkan untuk HPC dan infrastruktur hyper-converged (HCI), produk H-Series berspesialisasi dalam menyesuaikan kekuatan pemrosesan sebanyak mungkin ke dalam footprint yang lebih kecil. Misalnya, jika Anda memilih model dual-CPU yang ditenagai oleh prosesor AMD EPYC™ terbaru, Anda dapat memuat sebanyak 512 core dan 1.024 thread dalam satu sasis 2U, yang merupakan 10.240 core dan 20.480 thread yang luar biasa dalam populasi penuh. Rack server 42U, dengan beberapa ruang tersisa untuk perangkat jaringan.

Seperti yang telah disebutkan, jalur menuju HPC tidak harus melalui CPU yang lebih kuat. Untuk tugas khusus yang dioptimalkan untuk komputasi terdistribusi, penambahan akselerator GPU dapat membuat semua perbedaan. Server GPU Seri G GIGABYTE dirancang untuk mendukung penggunaan GPU, dengan beberapa model yang lebih ekspansif yang mampu menampung hingga sepuluh kartu GPU PCIe Gen4, atau delapan kartu GPU slot ganda. Arsitektur interkoneksi khusus yang dirancang untuk memaksimalkan throughput dan mengoptimalkan akselerasi GPU-ke-GPU dalam sistem dengan beberapa kartu grafis, seperti NVIDIA® NVLink™, yang dapat digunakan untuk meningkatkan skalabilitas, bandwidth, dan jumlah tautan antar GPU.《Glossary: What is PCIe?》

Sementara server Seri-H dan Seri-G diharapkan menjadi solusi yang lebih khusus, Seri-R Server Rak dirancang dengan mempertimbangkan keserbagunaan. Keseimbangan optimal antara efisiensi dan keandalan dicapai untuk menghasilkan server terbaik di jajarannya yang ideal untuk beban bisnis yang penting. Mereka dapat digunakan dalam bersamaan dengan produk Seri-H atau Seri-G dalam sistem HPC untuk membantu Anda mencapai sasaran kinerja dan anggaran.

Server Penyimpanan S-Series mengadopsi desain ultra-padat dengan ruang untuk banyak ruang, membuatnya sangat direkomendasikan untuk node penyimpanan sistem HPC. Selain RAID, server GIGABYTE juga menggabungkan fitur eksklusif seperti Smart Crises Management and Protection (SCMP), Smart Ride Through (SmaRT), dan Dual ROM Architecture untuk memastikan keandalan dan tingkat ketersediaan yang tinggi.

Learn More:
《More information about GIGABYTE’s Storage Server》

Tidak seperti opsi yang disebutkan di atas, yang dirancang untuk dipasang di dalam server rak standar, Seri-W GIGABYTE hadir dalam chassis yang berdiri sendiri yang lebih mudah diatur dan disesuaikan. Terlepas dari penampilannya yang sederhana, server ini dapat berjalan pada beberapa prosesor yang paling canggih di pasar, menjadikannya favorit di antara laboratorium universitas dan studio kecil yang mungkin tidak memiliki ruang server, tetapi ingin menikmati manfaat penuh dari fasilitas lokal sistem HPC.

Kami berharap panduan teknologi ini dapat menjelaskan apa itu HPC, bagaimana penggunaannya, dan bagaimana Anda dapat memanfaatkan terobosan menarik dalam teknologi komputer ini. Jika Anda ingin menggabungkan solusi HPC dalam pekerjaan Anda, GIGABYTE dapat membantu. Seperti biasa, kami mendorong Anda untuk menghubungi perwakilan penjualan kami di marketing@gigacomputing.com untuk konsultasi.