AMD EPYC(小龍)處理器提供卓越的PCI-E和內存帶寬，加快了大型強子對撞機的亞原子粒子研究
合作伙伴：CERN
產業：粒子物理研究
挑戰：從大型強子對撞機的探測器中收集大量數據
解決方案：在探測器數據收集服務器上部署AMD EPYC 7742處理器
效果：較小的系統可以降低成本，將更多資金投入科學研究
AMD技術概述：64核AMD EPYC 7742處理器
合作伙伴：吉字節
科學是根據實驗數據驗證理論的過程。但是，如果測試設備包含歐洲核研究組織(CERN)大型強子對撞機(LHC)的粒子探測器，則遠視碰撞數據每秒最多為40TB。很多沖突數據并不重要，所以首先要做的是在信息到達時過濾，提取最有可能提供重要洞察力數據的相關結果。這是非常苛刻的高性能計算任務，需要盡可能強大的服務器硬件。
CERN已經為2021年將進行的大型強子對撞機重啟做了很長時間的準備，并且正在尋找能夠滿足大量數據吞吐量處理要求的硬件平臺。“必須將每臺服務器的數據存儲在每臺服務器上，”CERN LHCb在線計算項目負責人Niko Neufeld說。這就像拼圖一樣。拼完一幅圖后，必須對所有傳入的數據執行牙齒操作。這給I/O帶來了棘手的挑戰。因此，Neufeld選擇了第二代AMD EPYC處理器，因為它提供了實驗所需的處理性能、內存速度和帶寬。
完成美麗的拼圖
Neufeld做的實驗稱為LHCb。Neufeld解釋說：“字母b代表beauty(美)。”這是自然界中六個茄子夸克之一，也是我們研究的主要目標之一。“夸克是一種基本粒子，是物質的基本組成部分。夸克結合形成了一種叫做強者的復合粒子，其中最穩定的元素是質子和中子。
LHCb實驗旨在調查大爆炸后發生了什么，生存物質，形成我們今天所知道的宇宙。觀察夸克衰變的行為有助于解釋為什么宇宙主要由物質而不是反物質組成。Neufeld補充說：“在美夸克中，牙齒差異比其他夸克更明顯。”"我想"
實驗將強者和LHCb探測器相撞，制造出了美夸克，但壽命短，必須迅速收集數據才能檢測其行為。原始數據流首先由用于初始解釋的自定義FPGA卡處理。Neufeld表示：“每個服務器都映射到不同地理位置的探測器。探測器分為多個部分，每個服務器以點對點方式連接到探測器的牙齒部分。但是，所有數據片段必須放在一個位置才能進行有意義的計算。”
Neufeld繼續說：“單個服務器無法完成數據處理任務，需要進行完整的數據交換。”。”。牙齒活動需要快速數據處理、高帶寬訪問大量內存，以及與負責服務器間連接的I/O設備的快速連接。在后一種情況下，LHCb的每個服務器使用4個Mellanox 200Gbit InfiniBand適配器，這些適配器必須通過最快的互連運行全部容量。Neufeld說：“數據徐璐來自其他方向，牙齒數據徐璐在其他服務器上處理，這些數據必須匯總在一起。”
“AMD EPYC(小長)CPU允許我們在幾天內顯示服務器上每秒超過1 TB的數據。像過去一樣，不需要超級計算機，而是在服務器上實現牙齒過程，這是一大進步。”
Niko Neufeld，CERN LHCb在線計算項目主管
AMD EPYC處理器提供超高速I/O和內存
LHCb過去使用AMD皓龍處理器，Neufeld在工作流的最后階段測試了第一代基于AMD EPYC處理器的服務器。收集器中的數據打包在一起，以供與LHCb實驗相關的所有級別的研究機構使用。此次嘗試提供了積極的經驗，第二代AMD EPYC CPU改進了產品規格，成為了更密集數據收集階段的誘人解決方案。
AMD EPYC CPU的核心數有助于數據處理，對128個PCI Express 4.0通道的支持是每個服務器運行4個Mellanox NIC而不存在瓶頸的卓越功能。Neufeld說：“通過AMD EPYC (Xiaolong) CPU，我們可以在幾天內顯示服務器上超過1 TB/s的數據。”像過去一樣，不是需要超級計算機，而是在服務器上實現牙齒過程，這是一大進步。"我想"
“系統的總內存池也很重要，”Neufeld說。傳入數據的楊怡很多。數據不能從FPGA卡直接傳輸到網絡卡。相反，必須進入主內存并返回。還需要大量內存。單擊“LHCb”，每個服務器使用512GB內存。Neufeld繼續說：“我想。”Rome平臺滿足了這一需要，因為它提供了多個內存通道并支持非常快的帶寬。這是一個非常均衡的平臺。單擊采用8TB 3200MHz DDR4的第二代AMD EPYC CPU完全滿足與PCI Express總線類似的RAM要求。
AMD EPYC CPU的擴展空間
2019年5月至9月，CERN認證了第二代AMD EPYC CPU平臺，并選擇它作為LHCb實驗的解決方案。“通過牙齒解決方案，我們將服務器數量減少了三分之一，”Neufeld說。這不僅可以降低成本，而且在構建快速、低延遲的網絡時，減少服務器數量也是一個優點。更大的網絡將面臨更多的沖突問題。系統越緊越好。”
AMD EPYC CPU為LHCb提供執行其他試點測試所需的升級路徑。“我們沒有Google或Facebook的計算能力，但是通過AMD EPYC CPU，我們可以在相對小巧的系統中執行所需的處理任務。這在10-15年前不可能實現。現在我們有了擴展的空間。使用相同的EPYC技術，在相同的空間內實現雙倍的容量。未來幾年，我們的計劃是增加探測器和傳感器的數量。這會給我們提供很大的擴展空間。有了EPYC，我們可以做更多的事情。單擊
“目前沒有與AMD EPYC設計相媲美的商業替代設備，也沒有具備Gen4功能的許多插槽和提供強大操作功能的其他平臺。因此，第二代AMD EPYC CPU平臺具有體系結構優勢。”
Niko Neufeld，CERN LHCb在線計算項目主管
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