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GIGABYTE Server G242-P32開箱動手玩,揭開史上最強ARM伺服器NVIDIA ARM HPC Developer Kit神祕面紗!

文.圖/李佳蓉 2023-01-10 09:00:00
史上最強ARM伺服器NVIDIA ARM HPC Developer Kit來了!這就是由台灣之光技嘉伺服器所打造的G242-P32!


玩家們知道IT界這陣子最夯的是什麼嗎?答案就是OpenAI在2022年12月01日發表的ChatGPT聊天機器人。這是史上最夯的AI應用之一,僅次於已經普及的汽車自動駕駛。ChatGPT的平均智商高達83,SAT測驗高達1020/1600分,達到美國高中生大大學的平均水準。這背後怎麼做到的呢?這則是應用了史上最強的NVIDIA AI解決方案來做到,是花上了1億美金,用上了10,000張NVIDIA V100超級GPU運算卡來做運算,才可以實現這樣流暢的擬真人AI聊天。為了讓大家對於AI運算有更深度的認識,今天我們就帶領大家,來看看由台灣之光技嘉伺服器打造的G242-P32,這是目前史上最強的ARM伺服器,由技嘉伺服器操刀的NVIDIA ARM HPC Developer Kit,讓我們來揭開它神祕面紗吧!

最近最夯的,就是OpenAI所表的ChatGPT聊天機器人!這樣的應用,就是用這次要介紹給大家的技嘉伺服器G242-P32所搭載的NVIDIA運算卡所進行AI即時運算所打造出來的!


ARM伺服器的發展與應用

過去30年以來,在電腦運算的世界,一直是CPU為主的運算天下,叫做CPU Computing。後來,直到NVIDIA提出了GPU的概念,一開始應用在遊戲、繪圖、3D擬真運算上面,後來發現GPU比CPU更適合應用在超級電腦運算。這主要是因為GPU的浮點運算速度較快,而且內建的運算單元夠多,可以進行更優化的多工運算,加上內建的顯示記憶體存取速度,比起電腦上的主記憶體還要更快,特別適合用來做為超級電腦運算工作。緊接著,業界就開始提出了GPU Computing的概念。後來,又發展出了GPGPU,是全新的通用GPU運算的概念,是利用CPU搭配GPU來做加速運算的方式,這是因為GPU無法獨立進行運算,還是要架構在作業系統平台上面,而且晶片運算,跟我們人類社會一樣,有合作也有分工,不同的工作用不同的拆解、運作方式,會有不同的結果。

至於要用什麼平台做運算,目前業界已經大一統,全面在Linux上做運算,這是因為Linux是跨平台的系統,無論是在PC上的x86,以Intel或AMD的CPU做運算,或者用ARM的CPU來運算,最新IBM Power 10、富士通富越A64FX,只要用該平台的Linux,重新以編譯器編譯程式、軟體,就能在Linux上運行。Linux具備跨平台優勢,也因此讓ARM在手機、平板上獲得巨大的成功之後,也能在伺服器、超級電腦運算中,有一定的份量與重要性。

ARM已經不止於手機、平板、桌機應用了!現在,也發展到伺服器、超級電腦應用上面!


ARM講求能效的表現,恰好與Intel、AMD的x86陣營講求效能是不同的取向

這邊,一定會有人問到,ARM在手機、平板那麼厲害,為什麼在伺服器上發展這麼慢呢?這就要說到ARM是從手機、平板起家,講求的是節能強效,如何把每一瓦的電力做最大的效能輸出,而且要用在刀口上,這就是ARM講求能效表現的不同。Intel、AMD的x86陣營,則是不斷的靠半導體製程前進,不管功耗的問題,只要散熱的問題能解決,就把效能壓榨到最大。這兩種截然不同的取向,讓ARM有很大的發揮空間。

Ampere在ARM伺服器處理器的發展中,目前居於領先的地位,是第一家推出7奈米製程128核心ARM處理器的業者!


ARM積極往伺服器發展,2018年提出邊緣至雲端服務產品線Neoverse促成今日的成就

ARM早就看到了伺服器與超級電腦市場的商機,2018年提出邊緣雲端服務產品線Neoverse之後,就快速的發展。一開始就規劃了四個世代,分別是16奈米製程Cosmos世代,7奈米製程Ares世代,先進7+奈米製程Zeus世代,與5奈米製程Posedion世代。2019年幼推出了Neoverse N1與E1,N1講求的是能效的表現,E1則是講求低功耗的表現。

7奈米製程Ares世代,就是目前的ARM伺服器的主力,也就是這次要介紹給大家的技嘉伺服器G242-P32用的Ampere Altra Max伺服器級處理器。至於Ares世代、Zeus世代的ARM伺服器級處理器也在開發之中。目前,投入的業者有Ampere、AWS、Alibaba、Marvell與NVIDIA,下一代將全面支援PCIe 5.0、PCIe 6.0,並從CXL 1.1、CCIX 1.1進步到支援CXL 2.0、CCIX 2.0。值得注意的,ARM早就看到了高速記憶體的趨勢,在目前這一個世代,就提出了DDR4與HBM2/2e記憶體的支援,最新則是要引進HBM3的架構。

目前,ARM伺服器級處理器,最新發展到5奈米製程,單顆128核心,未來的運算無可限量。看到這裡,大家就不難猜測到,為什麼NVIDIA這回要推出ARM伺服器NVIDIA ARM HPC Developer Kit,這主要就是NVIDIA為了自家未來即將推出的ARM伺服器產品線佈局。2023年,NVIDIA已經預告要推出Grace ARM CPU Superchip與Grace Hopper Superchip。兩者的不同是Grace ARM CPU Superchip是ARM CPU,Grace Hopper Superchip是CPU+GPU,目前NVIDIA已經投產,採用台積電4N製程,預料這將會是2023年最強的AI運算神兵利器。

技嘉在ARM伺服器領域,目前居於同業領先的地位!


技嘉伺服器推出ARM Server大軍

技嘉伺服器是台灣Server之光,早在Intel伺服器稱霸全世界時,就積極佈局開發了AMD伺服器,同時也加入了ARM伺服器戰局,朝向多元伺服器的應用發展。在伺服器的市場佈局方面,技嘉伺服器領先大部分其他的業者,提供Intel、AMD與ARM全系列解決方案,包括一般的1U、2U、4U與5U伺服器,高密度的2U 2-Node、2U-4Node,GPU協同運算伺服器,分別支援2顆、4顆,以及8顆GPU,包括OCP資料中心伺服器與工作站都有提供。甚至是現在最夯的先進散熱解決方案,完整提供直接液體冷卻、單相浸沒式液冷、浸沒式液冷冷卻液槽的解決方案,技嘉伺服器可以說是台灣伺服器業界的領頭羊。

技嘉伺服器的ARM Server,目前以Ampere處理器平台為主


目前以Ampere處理器平台為主

技嘉伺服器,在ARM伺服器的佈局,目前以Ampere處理器平台為主,提供64/72/80核心Ampere Altra與96/128核心Ampere Altra Max處理器伺服器的解決方案。全系列,目前採用的都是空氣冷卻方案,兩者處理器,最大電源功耗都只有250W,250W就能推動到128核心的ARM v8.2以3GHz以上速度運行,徹底的把每一滴電源都發揮得淋漓盡致。

技嘉科技目前推出的ARM伺服器,有R152/1U-1CPU、R282/2U-2CPU、H262/2U-2CPU-4 Node、R182-P91/1U-2CPU、G242/2U-1CPU、G492-PD0/4U-1CPU-HPC、E252/2U-1CPU、R272/2U-1CPU。其中,對於GPU的運算卡支援,從單張運算卡(1-GPU)到八張運算卡(8-GPU)都能對應。接下來,則是要介紹本次的主題,由技嘉伺服器操刀的NVIDIA ARM HPC Developer Kit,也就是進入這次的主角技嘉伺服器G242-P32的介紹。

技嘉伺服器G242-P32,這次獲選成為NVIDIA ARM HPC Developer Kit所採用的認證伺服器!


NVIDIA ARM HPC Developer Kit來襲

NVIDIA為了簡化專業用戶開發HPC、AI和科學計算應用程序,以應用NVIDIA的運算卡來加速,包括推動P100、V100、A100到H100的應用,特別開發了這款NVIDIA ARM HPC Developer Kit開發者套件。而這台開發者套件,主要用的就是由技嘉伺服器打造的G242-P32。

NVIDIA ARM HPC Developer Kit原廠規格表,用的就是技嘉伺服器G242-P32


為了讓更多用戶可以享用NVIDIA ARM HPC Developer Kit開發者套件,不只要考慮到所需的效能,當然要考慮到用戶入手的價格。正因如此,NVIDIA選中了用ARM處理器作為伺服器的核心,因為他的處理器價格相比Intel、AMD來得實惠,目前最高就可以提供單顆128核心3GHz的戰鬥力,能讓整套伺服器的成本大為降低。而且用於HPC、AI和科學計算應用程序主要會用Linux作業系統,軟體會自行開發與編譯,不受不同平台處理器的影響。

NVIDIA ARM HPC Developer Kit開發者套件是一個集成的硬件和軟件平台,用於在異構 GPU 和 CPU 加速計算系統上創建、評估和基準測試 HPC、AI 和科學計算應用程序。該套件包括一台2U技嘉伺服器G242-P32,裡面包括一個ARM CPU(Ampere Altra Q80-30 ,80核心Ampere Altra處理器)、512GB DDR4-3200 Register ECC DIMM、一個6TB SATA/SAS硬碟、兩張NVIDIA A100運算卡、一張NVIDIA BlueField-2 E系列DPU加速卡(200GbE/HDR 單端口 QSFP56、PCIe Gen4 x16、啟用安全啟動、禁用加密、16GB 板載 DDR、1GbE OOB管理)和NVIDIA HPC SDK工具套件。

接下來,我們來開箱這台技嘉伺服器G242-P32吧!


技嘉伺服器G242-P32開箱!

技嘉伺服器G242-P32,是一款2U伺服器,主要用於GPU協同運算伺服器應用。

裝上2張NVIDIA A100加速卡的技嘉伺服器G242-P32英姿


詳細規格與外觀

技嘉伺服器G242-P32的主機板,為技嘉自行開發,型號為MP32-AR2。採用單CPU插槽設計,為LGA4926插槽,可以搭配64/72/80核心Ampere Altra或96/128核心Ampere Altra Max處理器。總共有16個記憶體插槽,可以支援DDR4-3200 Reg ECC記憶體模組,對應RDIMM、LRDIMM支援最大單條256GB,可支援到8記憶體通道,最大支援4TB記憶體容量。擴充插槽,主要為PCIe 4.0 x8/x16架構,可以安裝2張PCIe 4.0 x16的NVIDIA A100加速卡,以及搭配PCIe 4.0 x16的NVIDIA BlueField-2 E系列DPU加速卡。硬碟的擴充,則可以使用前置面板的4個熱插拔PCIe 4.0 x4 NVMe/SATA 6Gb/s擴充槽,或使用主機板內建的PCIe 4.0 NVMe M.2擴充槽來安裝系統、軟體。

主機板上擁有2個採用Intel I350-AM2網路晶片,由機身後方連接埠提供1GbE有線網路。顯示部分則是使用BMC ASPEED AST2500顯示晶片,以D-Sub 15Pin從機身後方輸出。前置面板有1個USB 3.0埠,後置面板則有3個USB 3.0埠,可以連接周邊裝置。電源供應器,則是提供了備援式解決方案,採用了2組80 Plus Platinum白金認證全域型100~240V供電1600W電源供應器,內部電源供電採用DC-DC架構設計,可以達到最佳的電源轉換效率。技嘉的配置設計能夠安裝2張NVIDIA A100加速卡,在有限的電源供應瓦數下達最佳化的效能表現。

技嘉伺服器G242-P32,是一款2U伺服器



內部設計

技嘉伺服器G242-P32在內部的設計上,採用全模組化設計。主機板部分,可以分成主要主機板MP32-AR2,硬碟控制主機板CBPG041,電源轉換主機板CPDGDAS。散熱的方式,空冷散熱,用的是直流風洞的散熱設計,採用5顆8CM寬的16,300轉DC風扇,並採用模組化可方便抽換的方式便於維修。電源供應器則也是便於抽換設計,即便發生故障,也能自行熱抽拔進行維修。

開箱

這邊,要開箱的,是一台安裝Ampere Altra Max M128-30(128核心)處理器版本的技嘉伺服器G242-P32,與標準NVIDIA ARM HPC Developer Kit配備的Ampere Altra Q80-30(80核心)處理器稍有不同。

外包裝為採用雙層包裝


打開內包裝後,可以看到有伺服器本尊躺在裡面


打開上蓋

卸下伺服器上蓋


這個角度,可以看到有安裝2張擴充卡與4條記憶體模組


清楚可以看到安裝有2張NVIDIA A100加速卡


記憶體部分

裡面安裝8條DDR4-3200 64GB Reg ECC記憶體模組


拆下記憶體模組,可以發現是三星原廠DDR4-3200 64GB Reg ECC記憶體模組


顯示部分則是使用BMC ASPEED AST2500顯示晶片


可以看到2組主機板內建的PCIe 4.0 NVMe M.2擴充槽


主機板上提供2個採用Intel I350-AM2網路晶片的1GbE有線網路


主機板搭配

主機板型號為MP32-AR2


電源轉換主機板型號CPDGDAS


硬碟控制主機板CBPG041


NVIDIA A100加速卡部分

NVIDIA A100加速卡


裡面只有2張NVIDIA A100加速卡,實際也只有2組PCIe 4.0 x16的插槽可以安裝


電源部分,提供NVIDIA A100加速卡的,總共有2組8-Pin電源線


卸下NVIDIA A100加速卡


有A100字樣


NVIDIA A100加速卡上的標籤只有標示MODEL:P1001B


NVIDIA BlueField-2 E系列DPU加速卡部分

上面的是NVIDIA BlueField-2 E系列DPU加速卡,下面的是SAS 12Gb/s擴充卡


卸下NVIDIA BlueField-2 E系列DPU加速卡


NVIDIA BlueField-2 E系列DPU加速卡正面


NVIDIA BlueField-2 E系列DPU加速卡背面


標示有NVIDIA BlueField-2 DPU 200GbE/HDR


NVIDIA BlueField-2 E系列DPU加速卡接口連接埠


SAS 12Gb/s擴充卡

卸下SAS 12Gb/s擴充卡,用的是技嘉自製CRA3338的SAS 12Gb/s擴充卡


電源供應器設計

採用80 PlusPlatinum白金認證全域型100~240V供電1600W電源供應器


電源供應器還是備援式的


散熱設計

散熱採用直流風洞的空冷散熱設計


採用5顆8CM寬的16,300轉DC風扇


散熱風扇可以直接卸下,後續維修與更換風扇相當輕鬆


有一個散熱風扇試裝在伺服器後方


前後面板

前置面板有一個USB 3.0埠,上方有Power開關與ID按鈕


後置面板則有3個USB 3.0埠,可以連接周邊裝置


動手玩建議

這邊提醒玩家、專業用戶,這款NVIDIA ARM HPC Developer Kit開發者套件,跟一般的Intel或AMD伺服器不同,主要是為了HPC、AI和科學計算應用程序應用而生,不僅跑的作業系統是Linux,跑的軟體也需要自行依照需求撰寫、編譯,並且針對CPU與GPU調整參數,進行最佳化。

開機進入BIOS,可以看到System Product Name:G242-P32-00,Project Name:MP32-AR2-00,Project Version:F31L。Processor Information,顯示CPU Brand String:Ampere Altra Max,Processor M128-30(128核心版本),Processor Speed:3000 MHz,Memory Information,Total Memory:512GB,Memory Frequency:3200MHz


記憶體配置,顯示安裝了8條64GB記憶體


記憶體的速度,是可以調整的


記憶體的ECC Mode也是可以做調整,看是要打開或關掉


記憶體支援NVDIMM


Ampere Altra/Max具備了x86模擬功能,這在BIOS打開可以啟用x86運算


安裝

安裝上,技嘉伺服器G242-P32採用2U設計,直接就能上機架,對於專業IT用戶來說應該很熟悉,沒有很大的困難性。不同的地方,在於一般伺服器的應用與HPC、AI和科學計算應用程序應用的不一樣,當效能不夠力的話,會安裝更多台伺服器做叢集運算。也就是1台伺服器的2張A100不夠用的話,就可以安裝2台。再不夠用的話,一整個機櫃都可以裝滿來連接。還需要更快的話,就可以串連多個機櫃,透過螞蟻雄兵的力量來加速運算。

這時候,用戶們就會用到NVIDIA BlueField-2 E系列DPU這張卡了!DPU其實就是網路卡,是針對資料處理、交換優化的網路卡,能加速資料的處理!當串連很多台伺服器的時候,要做高速運算時的瓶頸,就會卡在網路速度的資料交換上面,內建的這張DPU加速卡,能把伺服器與伺服器中間的網路連接速度提高到200Gb/s,比起一般市售的40Gb/s、100Gb/s的網路卡還要更快,而且是採用最新的軟體定義方式網路,支援虛擬化的架構與應用,是為了超級運算的大量資料傳輸而生。

使用作業系統

NVIDIA ARM HPC Developer Kit開發者套件,因為使用的是Ampere Altra/Max處理器,必須要使用Linux作業系統,而且必須是ARM版本的Linux作業系統,Windows在上面是不能原生直接運行的,NVIDIA官方建議使用Ubuntu 20.04和RHEL 8.4作業系統,並使用GCC 10或更新版本。技嘉也通過了完整的驗證,可以支援Red Hat Enterprise Linux 8.3/8.5 (aarch64)、SUSE Linux Enterprise Server 15 SP2/SP3 (aarch64)、Ubuntu 18.04.5/20.04.1 LTS/22.04 LTS (aarch64)、Fedora Server 33-1.2/35-1.2(aarch64)、OracleLinux R8 U2/U5、Debian 10.9 (Buster)/11.1或更高版本。

只支援這幾個ARM版本的Linux作業系統


操作工具注意事項

NVIDIA ARM HPC Developer Kit開發者套件,並不是單純安裝了作業系統就能使用,他並不是單純用來跑CPU分數或GPU分數使用,主要是針對HPC、AI和科學計算應用程序應用。

HPC、AI和科學計算應用程序應用的話,所有的應用都是要撰寫程式開發,在經過重新編譯,透過工具最佳化。首先,安裝好作業系統之後,還需要NVIDIA驅動程式470.57.02、NVIDIA CUDA Toolkit 11.4和 NVIDIA HPC SDK 21.7或更高版本才能正常工作。接著,還需要最佳化,這時候還要用到CUDA、TensorRT、NVIDIA Triton、PyTorch、TensorFlow與RAPIDS工具,才能把撰寫好的應用,在單一A100,兩張A100,或多台伺服器串接的狀態下,進行叢集運算最佳化。

在不同的環境,不同的設定與最佳化的方式,會產生不同的運算速度結果。

一定要搭配NVIDIA HPC SDK才能用


應用領域

目前,像是這樣NVIDIA ARM HPC Developer Kit開發者套件的伺服器,正在火速的發展!這乃是因為GPU運算成為主流,整個GPGPU通用運算超夯的緣故!以往的運算集中在CPU上面,但到了HPC、AI和科學計算應用程序應用之後,CPU運算的部份較少,需要CPU多核心運算的協助,但並不一定需要強大的CPU來做運算,這時候低功耗的多核心ARM處理器就能派上用場。

目前,以台積電7奈米製程打造而成的96/128核心Ampere Altra Max處理器,全速運作只要250W,比起AMD EPYC 9004系列最強96核心/192執行緒9654處理器的360W還要更低,核心數量更多。若未來的5奈米製程、3奈米製程ARM處理器推出,也將有更好的能耗表現。

整體來說,NVIDIA ARM HPC Developer Kit開發者套件,適合集中跑運算卡的應用。

NVIDIA A100超級電腦運算

目前,在超級電腦運算上面,是比較適合NVIDIA ARM HPC Developer Kit開發者套件應用。主要是因為可以直接透過A100這樣的加速卡來做運算,還可以透過NVIDIA BlueField-2 E系列DPU加速卡來串連更多台伺服器做叢集運算,以達到更高速的運算速度要求。而且,當串接多台伺服器的時候,也可以因為Ampere Altra/Max處理器的節能強效,節省到整體用電的成本,相對的也是比較划算!

網頁及應用程式伺服器應用

撇開透過GPU加速卡的應用,多核心ARM處理器也相當適合低負載的網頁及應用程式伺服器應用,像是一般的網站架站,或者是NAS的儲存伺服器應用,ARM伺服器級處理器都能輕鬆勝任,而且以更低的電源功耗就能完成任務。

目前,已經有多家虛擬伺服器業者提供了ARM伺服器的虛擬主機服務,也因為耗電比較少,價格更為便宜,適合低負載的伺服器來使用。

特點

最後,我們總結這台NVIDIA ARM HPC Developer Kit開發者套件的特點,來看看技嘉伺服器操刀G242-P32的優勢。

技嘉伺服器G242-P32是獲得NVIDIA認證伺服器


NVIDIA認證伺服器

這是一款可以兼容於NVIDIA A100運算卡與NVIDIA BlueField-2 E系列DPU加速卡的伺服器,而且通過NVIDIA認證,不用擔心相容性的問題。

NVIDIA A100運算卡與BlueField-2 E系列DPU加速卡支援

選購這台NVIDIA ARM HPC Developer Kit開發者套件,直接就內建兩張NVIDIA A100運算卡與NVIDIA BlueField-2 E系列DPU加速卡,省去自己購買安裝擴充的困難,而且套件已經包含了所有的工具,不用擔心相容性的問題,只要專心去撰寫自己的程式,做最佳化的工作,輕鬆完成自己要執行的任務。

G242-P32為2U高度伺服器,搭載Ampere Altra/Max的最高128核心ARM處理器戰鬥力,擁有NVIDIA A100運算卡與NVIDIA BlueField-2 E系列DPU加速卡支援,又具備超強的擴充能力,加上相容性好與穩定度高,又獲得NVIDIA認證伺服器,整體表現優異,PCDIY!在此特別推薦!


史上最強ARM伺服器當之無愧!

這次,開箱了技嘉操刀的NVIDIA ARM HPC Developer Kit,看到了技嘉伺服器的用心與細心,用上了台灣人的軟實力與硬底子,打造了這款臻於完美的ARM架構G242-P32伺服器,不僅是用料紮實,散熱方面也相當細心,具備相當高的穩定度與擴充能力,獲得了肯定成為NVIDIA認證伺服器,相當適合要做GPU協同運算伺服器的用戶選用。

整體來說,這是目前史上最強ARM伺服器當之無愧!

廠商資訊

廠商名稱:GIGABYTE Server 技嘉伺服器 - GIGA COMPUTING 技鋼科技股份有限公司
廠商電話:0800-079-800
廠商網址:www.gigabyte.com/tw/Enterprise

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