PEZY-SC3 is a highly energy- and area-efficient processor for supercomputers developed using TSMC 7nm process technology. It is the third generation of the PEZY-SCx series developed by PEZY Computing, K.K. Supercomputers equipped with the PEZY-SCx series have been deployed at several research centers and are used for large scale scientific calculations. PEZY-SC3 outperforms previous PEZY-SCx and other processors in terms of energy and area efficiency. To achieve high efficiency, PEZY-SC3 employs a MIMD many-core, fine-grained multithreading, and non-coherent cache, focusing on applications involving high thread-level parallelism. Our MIMD many-core-based architecture achieves high efficiency while providing higher programmability than existing architectures based on specialized tensor units with limited functionality or wide-SIMD. Another key point of this architecture is to achieve both high efficiency and high throughput without using complex and expensive units such as out-of-order schedulers. Moreover, our novel non-coherent and hierarchical cache system enables high scalability on many-core without compromising programmability. The energy efficiency of a system equipped with PEZY-SC3 is approximately 24.6 GFlops/W, and it ranked 12th in the Green500 (November 2021), which measures the energy efficiency of supercomputers. In terms of processor architecture, all the systems ranked higher than the PEZY-SC3 system are equipped with NVIDIA A100 or Preferred Networks MN-Core, and thus PEZY-SC3 is the third-ranked processor after them. While A100 and MN-Core achieve high energy efficiency with tensor units specialized for specific functions, PEZY-SC3 does not have such specialized tensor units and thus has higher programmability.


翻译:PEZY-SC3是一款采用台积电7纳米工艺技术开发的、面向超级计算机的高能效与高面积效率处理器。它是PEZY Computing公司开发的PEZY-SCx系列的第三代产品。搭载PEZY-SCx系列的超级计算机已部署于多个研究中心,并用于大规模科学计算。PEZY-SC3在能效与面积效率方面均优于前代PEZY-SCx及其他处理器。为实现高效率,PEZY-SC3采用MIMD众核架构、细粒度多线程技术及非一致性缓存,聚焦于具有高线程级并行性的应用。基于MIMD众核的架构在实现高效率的同时,相较于现有基于功能受限的专用张量单元或宽SIMD的架构,提供了更高的可编程性。该架构的另一关键在于无需使用复杂的乱序调度器等昂贵单元即可兼顾高效率与高吞吐量。此外,我们提出的新型非一致性分层缓存系统在不牺牲可编程性的前提下实现了众核架构的高可扩展性。搭载PEZY-SC3的系统能效约为24.6 GFlops/W,在衡量超级计算机能效的Green500榜单(2021年11月)中位列第12名。从处理器架构来看,排名高于PEZY-SC3系统的所有系统均配备NVIDIA A100或Preferred Networks MN-Core,故PEZY-SC3位列第三。尽管A100与MN-Core通过专用功能的张量单元实现了高能效,但PEZY-SC3未采用此类专用张量单元,因而具有更高的可编程性。

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