Il prototipo GT-RS v10 presentato al DDD 2015 dà il via ad un progetto su cui 3DWS ed il suo CEO Dimitar Dinev hanno investito molto negli ultimi anni, tra ricerca, analisi di mercato, test e prove di laboratorio. Un nuovo concetto di render system, sviluppato grazie ad una soluzione sviluppata con il supporto di AsrockRACK e NVIDIA / PNY.

_MG_2630_72dpi.jpg

La 3DWS GT-RS v10, primo prototipo presentato al pubblico durante il DDD 2015

 

Dovessimo descrivere in estrema sintesi cos'è la GPU-BEAZT (code name), la base è una "normale" workstation dual Xeon, cui vengono aggiunte fino a 8 schede video. Ne consegue un sistema integrato in grado di garantire performance molto elevate in termini di render via CPU e assolutamente fuori categoria per quanto concerne il render via GPU.

Le caratteristiche della GPU-BEAZT, oltre alle applicazioni grafiche, è in grado di rispondere alla perfezione alle specifiche richieste dai software dedicati al calcolo scientifico, molti dei quali sfruttano proprio le GPU, spesso in aggiunta alle tradizionali CPU.

Un concept di questo genere gode di grandissime potenzialità, in quanto tutto dipende dalla sua effettiva configurazione, che ha un range di scalabilità enorme, in termini di componenti installati e rapporto prezzo-prestazioni, con la possibilità di espandere progressivamente la capacità di calcolo del sistema.

 

GPU-BEAZT - LE SCHEDE VIDEO

 

La prima GPU-BEAZT mostrata al pubblico, in occasione del DDD 2015, è stato il prototipo 3DWS GT-RS v10. Dalla sua etimologia, si colgono gli aspetti essenziali che riassumono la possibilità di configurare il sistema.

RS, sigla ricorrente nelle auto dotate di particolari doti corsaiole, equivale a Render System. Fin qui, tutto relativamente normale. Si tratta oltretutto dell'unica parte della sigla a non subire sostanziali variazioni nel contesto dell'articolazione dei vari modelli di questa linea.

GT, vi farà nuovamente pensare al rombo di una granturismo, ma è semplicemente l'unione delle iniziali di GeForce e Tesla. Dunque il prototipo 3DWS GT-RS v10 monta schede appartenenti a queste due categorie, nello specifico le nuove NVIDIA Titan X e le NVIDIA Tesla K80 tutte marchiate PNY, il brand professional di NVIDIA. In più, come già segnalato nella configurazione presentata al DDD 2015, è presente anche una NVIDIA Quadro M6000.

titanX.jpg

La PNY NVIDIA GeForce TITAN X è basata sulla GPU core Maxwell GM200

 

Si tratta però di un prototipo. Le configurazioni che arriveranno sul mercato a partire dal mese di luglio, seguiranno una logica totalmente differente, in quanto tutti i Render System saranno assemblati in coerenza, esclusivamente con schede appartenenti alla stessa linea.

La configurazione minima prevede sistemi con una CPU e quattro GPU (rispetto alle due CPU e otto GPU complessivamente installabili) ed è concepita secondo quattro differenti versioni, che recepiscono una sigla che seguirà la categoria di scheda installata: GT per le GeForce Titan, GX per le GeForce GTX, NT per le NVIDIA Tesla ed NQ per le NVIDIA Quadro.

M6000.jpg

LA PNY NVIDIA Quadro M6000, come la nuova Titan X, è basata su GPU GM200

 

Rimane da chiarire cosa significa quel v10. Si tratta in realtà della parte più semplice della sigla del modello, che si riferisce al numero di GPU complessivamente installate sul sistema. Il prototipo RS v10 totalizza infatti 10 GPU: 6 GPU GM200 (6Titan X) e 4 GK210 (2 Tesla K80).

Riferendoci alla linea generale, le GPU-BEAZT previste in commercializzazione a luglio prevedono un numero che varia da 4 a 16 GPU, con un range che può andare da 4 schede a singola GPU fino a 8 schede a doppia GPU.

In termini di CUDA Core, di cosa stiamo parlando? Naturalmente di cifre mostruose, che quando usciranno le schede basate su un dual GM200, potrà addirittura sfiorare i 50000 CUDA Core. Attualmente, un sistema con 8 Tesla K80 (dual GK210) è in grado di totalizzare 39936 Cuda Core. Un sistema con 8 Titan Z (dual GK110B) consente di ottenere 46080 Cuda Core, il maggior numero attualmente possibile, facendo riferimento alle sole schede in commercio al momento in cui scriviamo.

Vi starete chiedendo. Ma come funziona? Se io decidessi di acquistare una configurazione base, con 4 schede Quadro, e successivamente volessi installarne altre, posso installare delle GeForce e delle Tesla insieme, oppure sarò costretto a dover installare delle altre Quadro? Il fatto di introdurre sul mercato delle RS basate su GPU della stessa linea non impedisce una configurazione mista. Tale argomento è stata oggetto di una grandissima serie di test, che hanno dato un esito positivo. I driver unificati di NVIDIA consentono di poter utilizzare insieme GeForce, Quadro e Tesla. La dimostrazione pratica di questa esperienza è data proprio dal prototipo 3DWS GT-RS v10, in grado di superare tutti i test di performance e stabilità, potendo contare su schede appartenenti a tre linee differenti.

 

GPU-BEAZT - LA CONFIGURAZIONE DEL SISTEMA

 

Dopo la premessa incentrata sui componenti di maggior interesse per quella che è a tutti gli effetti una renderfarm basata sul calcolo GPU, vediamo quali sono le caratteristiche del resto del sistema. Si tratta naturalmente di specifiche ben superiori alla concezione di qualsiasi singola workstation, in quanto ottimizzate per poter supportare un numero elevato di schede di calcolo GPU based.

RACK- LA GPU-BEAZT nella propria configurazione base è assemblata su un rack che risponde allo standard 3U 19", implementabile a 4U nel caso in cui si preveda una maggior ventilazione sulle GPU (si arriva ad avere ben 2 cm di spazio tra le schede), oppure la necessità di installare schede con la presa di alimentazione nella parte superiore, come nel caso di tutte le Titan e di alcuni modelli Tesla.

rack vuoto.jpg

Il sistema ASRockRack prima dell'assemblaggio. Può ospitare 2 CPU, 8 GPU e 16 moduli di RAM DDR4

 

ALIMENTAZIONE - LA GPU-BEAZT prevede 4 alimentatori 80+ Platinum Hot Swap da 1200 watt* per un totale di 3600 watt utilizzabili. Il funzionamento del sistema utilizza in maniera continuativa 3 PSU, riservando la quarta a funzione di backup.

_MG_2625_72dpi.jpg

Il Render System è interamente Hot Swap, come dimostrano i 4 alimentatori modulari e i 6 bay 2.5"

Alim1.jpg

* Le immagini contenute all'interno del presente articolo ritraggono alimentatori siglati "1000 watt". Non si tratta di un'errore. Il riferimento è al funzionamento con la tensione di alimentazione a 110 volt, lo standard americano. In Europa, con la tensione a 230 volt, l'alimentatore garantire un funzionamento a 1200W, secondo le specifiche del produttore.

 

PROCESSORI - La GPU-BEAZTsupporta una o due CPU Intel Xeon E5 v3, con compatibilità certa con le versioni v4 previste per il 2016. A livello di processori singoli la gamma spazia dal Intel Xeon 1650v3 al Intel Xeon 2699v3 (36 core / 72 thread totali). Una domanda frequente che possiamo prevedere è la seguente: perchè dovrei prevedere ben due CPU in un sistema comunque progettato per il render via GPU? Al di là di poter combinare la massima potenza via CPU con la massima potenza GPU possibile su un unica unità, il senso è legato alla possibilità di poter sfruttare appieno le potenzialità del bus PCIe 3.0 x16. Una CPU è in grado di gestire a x16 un numero massimo di 4 GPU, quantitativo raddoppiabile a 8 nel caso in cui si decide di aggiungere una seconda CPU. Con un solo processore sarebbe infatti impossibile gestire ben otto linee PCIe a x16 e non avrebbe alcun senso limitare le prestazioni del sistema riducendo il loro funzionamento a x8.

MEMORIA RAM - LA GPU-BEAZT supporta fino a 512 GB RAM DDR4, su 16 slot disponibili on board.

STORAGE - La GPU-BEAZT supporta fino a 6 dispositivi da 2.5” Hot Swap

CONNETTIVITA' - La GPU-BEAZT supporta 2x Ethernet Lan, 1x KVM over IP, 2x USB 3.0, 2x USB 2.0.

OPZIONALE - 2x 10G Base-T by Intel® X540 (in valutazione per dotazione standard nelle versioni future).

 

GPU-BEAZT - CONSUMI E RUMOROSITA'

 

Un sistema dedicato al render via GPU è stato progettato per poter garantire 24/7 un utilizzo in full load. Una vera macchina da guerra, tant'è che oltre a GPU-BEAZT, il code name utilizzato nel 3DWS LAB durante il suo sviluppo è stato proprio "War Machine". Chiaramente, tanta potenza va in qualche modo gestita e per farlo in maniera corretta non è possibile trascurare le conseguenze in termini di consumi e rumorosità.

I consumi previsti per 8 schede in full load (10 GPU nel caso della configurazione testata) non superano i 2000 Watt (peak value rilevato 1890 Watt, NdR). Ampiamente sotto la soglia prevista dall'intera alimentazione, che può garantire con continuità ben 3600 Watt, godendo oltretutto di una PSU dedicata esclusivamente ad entrare in funzione nel caso la diagnostica del sistema rilevi qualche anomalia su una delle unità operative. Gli alimentatori sono Hot Swap e modulari.

_MG_2632_mod_72dpi.jpg

La vista frontale consente di valutare puntualmente il funzionamento della ventilazione interna. L'aria è in ingresso nel case da destra, sopra gli alimentatori. Nella porzione centrale sono collocate otto ventole da 80mm che creano il wind tunnel verso le schede video, come confermato dalle frecce che identificano i loro bay. Il raffreddamento della zona critica è agevolato dal fatto che il Rack prevede ben due centimetri di spazio tra una GPU e l'altra, in modo evitare delle zone di ristagno dell'aria calda.

 

Mantenere sotto controllo le temperature non è uno scherzo, specie su un sistema contenuto in un'unica unità rack. Questo comporta l'installazione di 8 ventole da 80mm, 24 watt, operative a 11000 RPM, per 67 dbA ciascuna, in grado di garantire ben 114 CFM (Cubic Feet to Minute, unità di riferimento per il movimento dell'aria, NdR). Per dare un'idea delle grandezze cui stiamo facendo riferimento. Si tratta di un impianto di ventilazione che sarebbe in grado di movimentare l'aria contenutain un appartamento da 120 metri quadri. Numeri non propriamente in linea con una workstation canonica, ragion per cui non è possibile ipotizzare di tenere una GPU-BEAZT in prossimità della postazione di lavoro. Per rendere il concetto, pur esagerando un po', si avrebbe la sensazione di stare nei pressi di un aereo pronto al decollo.

3DWS ha valutato delle soluzioni per provvedere all'abbattimento del rumore, ed è probabile che vengano in un secondo momento implementate delle versioni low-noise, nel caso in cui si manifesti la necessità di mantenere la GPU-BEAZT in prossimità dell'operatore. Tale opzione non sarà comunque prevista nelle prime versioni che saranno commercializzate, in quanto si ritiene improbabile questo tipo di condizione di utilizzo.

 

GPU-BEAZT - COSTI E DISPONIBILITA'

 

Le GPU-BEAZT sono macchine che saranno costruite per rispondere a domande molto specifiche. E' pertanto prevista una fase di consulenza iniziale per individuare in maniera puntuale le esigenze del cliente, con cui 3DWS potrà effettuare delle ipotesi di configurazione e preventivare dei costi complessivi. Per dare un'idea dell'ordine di grandezza. Non c'è un ordine di grandezza, in quanto il range di variabilità dei componenti installabili fa si che si vada da meno di diecimila euro per un sistema con 1 CPU e 4 GPU, a oltre sessantamila euro nel caso di un sistema completo con elementi top di gamma.

Cifre di per sè elevate, ma assolutamente interessanti se si considerano le alternative commerciali.

Le Render System progettate da 3DWS sono il risultato di una lunga ricerca non solo tecnologica, ma anche di mercato, per garantire macchine che, a parità di performance, costino decisamente meno rispetto alle poche alternative presenti. Considerato il fatto che siamo in un segmento di mercato ultra high-end. Un risultato che, in attesa dell'esordio ufficiale della GPU-BEAZT, appare molto confortante e si spera possa aprire la strada ad una riduzione complessiva dei prezzi di sistemi di calcolo con queste caratteristiche. Dunque ad una diffusione più capillare, anche se i presupposti per un loro utilizzo in ambito consumer non è attualmente ipotizzabile. Almeno nel breve-medio termine.

 

GPU-BEAZT - FUN FACT - TITAN X VS QUADRO M6000​

 

Lunghe giornate in laboratorio a divertirsi con questi mostriciattoli portano talvolta a scoperte del tutto inattese. E' il caso della notevole "similitudine" tra la nuovissima Titan X e la Quadro M6000. Due schede che si basano sostanzialmente sulle stesse specifiche tecniche, a cominciare dalla GPU GM200. Sarebbe però un errore definirle del tutto identiche, in quanto un'attenta analisi del PCB ha consentito di individuare alcuni transitor disposti in maniera differente. A buon intenditor...

titan e quadro.jpg

E poi non dite che non sembrano uguali...

closeup-TITANX.jpg

Close-up dei transistor della nuova NVIDIA GeForce Titan X

closeup-M6000.jpg

Close-up dei transitor della NVIDIA Quadro M6000. Divertitevi a trovare le differenze