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DOSERV服務(wù)器在線(xiàn) 11月27日原創(chuàng)報(bào)道： 2008年6月，超級(jí)計(jì)算機(jī)Roadrunner達(dá)成了驚人的1 PetaFLOP計(jì)算能力，這臺(tái)部署在美國(guó)洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的超級(jí)計(jì)算機(jī)，在每秒鐘能夠處理一千萬(wàn)億次計(jì)算，比之前全球最快的一臺(tái)IBM藍(lán)色基因超級(jí)計(jì)算機(jī)快樂(lè)接近一倍。

當(dāng)Roadrunner帶領(lǐng)我們跨過(guò)千萬(wàn)億次計(jì)算能力的時(shí)候，業(yè)界早已經(jīng)將眼光瞄向了更高性能的計(jì)算領(lǐng)域，以英特爾公司為代表的高性能計(jì)算核心處理器廠(chǎng)商們認(rèn)為，ExaScale會(huì)在2020年前到來(lái)，這也就意味著，在十年左右的時(shí)間內(nèi)，人類(lèi)將會(huì)把最高性能的超級(jí)計(jì)算機(jī)的計(jì)算性能提高整整十倍，達(dá)到百億億級(jí)計(jì)算的水平。

而這還不是這場(chǎng)“超速”運(yùn)動(dòng)的全部，英特爾公司曾經(jīng)在公開(kāi)場(chǎng)合表示，再過(guò)十年，也就是到2030年，人類(lèi)有可能借助新的計(jì)算技術(shù)——眾核計(jì)算——再把全球高性能計(jì)算系統(tǒng)的計(jì)算水平提高一個(gè)數(shù)量級(jí)，達(dá)到1ZFlops，也就是說(shuō)：“每秒鐘十萬(wàn)億億次浮點(diǎn)計(jì)算”。

英特爾公司甚至為這一進(jìn)程制定了詳細(xì)的時(shí)間表，在2011年國(guó)際超級(jí)計(jì)算大會(huì)(ISC)上，英特爾公司公開(kāi)了自己的預(yù)測(cè)：2013年的時(shí)候全球最快的100臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)將會(huì)使用100萬(wàn)顆處理器，2015年再翻一番，2020年左右達(dá)到800萬(wàn)顆;排名第一的超級(jí)計(jì)算機(jī)的性能有望在2015年達(dá)到100PFlops(十億億次浮點(diǎn)計(jì)算)，2018年最終突破1EFlops大關(guān)，2020年再翻兩番達(dá)到4EFlops，也就是每秒鐘能夠完成四百億億次浮點(diǎn)計(jì)算。

或許在很多人看來(lái)，英特爾所做出的預(yù)測(cè)太過(guò)大膽，雖然微處理器的性能一直遵循著摩爾定律在不斷發(fā)展，但是在不到十年的時(shí)間里，把高性能計(jì)算的性能提高一個(gè)數(shù)量級(jí)，曾經(jīng)在很多人看來(lái)是“不可實(shí)現(xiàn)”甚至是“不科學(xué)的”——這其中最主要的原因在很大程度上也是因?yàn)槟�爾定律：x86處理器即使遵循摩爾定律的增長(zhǎng)速度，也難以在不到十年的時(shí)間內(nèi)構(gòu)建出ExaScale系統(tǒng)，達(dá)到令人吃驚的百億億級(jí)計(jì)算的水平。

當(dāng)然，這其中的原因不能完全歸結(jié)于x86處理器性能無(wú)法呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)，很大程度上也來(lái)自于我們對(duì)能耗、處理器間通信以及并行計(jì)算能力方面的限制。簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)，我們確實(shí)可以使用堆砌處理器的方式來(lái)提高系統(tǒng)的整體性能(業(yè)界當(dāng)然也確實(shí)這么做過(guò))，但其功耗基本上是難以接受的;另一方面，處理器間通信的問(wèn)題將會(huì)讓這一堆砌出來(lái)的系統(tǒng)變得臃腫和低效率，其性能利用率會(huì)非常之低;第三，無(wú)法實(shí)現(xiàn)高度并行計(jì)算的系統(tǒng)，即使通過(guò)處理器堆砌出來(lái)，也只是“理論峰值”，而無(wú)法應(yīng)用到真實(shí)環(huán)境中去——對(duì)高性能計(jì)算系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，只有一個(gè)真正可用的系統(tǒng)才是有實(shí)際意義的，否則就只是紙糊的四架馬車(chē)而已。

因此，業(yè)界就開(kāi)始尋找新的方式方法來(lái)達(dá)到ExaScale級(jí)別的計(jì)算能力，而Roadrunner就是我們突破性能極限的一個(gè)開(kāi)路先鋒，其之所以能夠打破1PetaFLOP的計(jì)算能力，很大程度上是因?yàn)檫@是一臺(tái)混合計(jì)算設(shè)備，它通過(guò)采用不同類(lèi)型的處理引擎極大的提高了該系統(tǒng)的峰值性能。由此開(kāi)來(lái)，混合計(jì)算——這一能夠極速提高高性能計(jì)算系統(tǒng)性能的——系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)方法被廣泛采用，如今幾年過(guò)去再看TOP500榜單，混合計(jì)算已經(jīng)蔚然成風(fēng)。

但混合計(jì)算也并非不存在問(wèn)題，首當(dāng)其沖的問(wèn)題就是編程上的問(wèn)題，這也是為什么早期的GPGPU(以及GPU)+x86架構(gòu)的混合計(jì)算高性能計(jì)算機(jī)的效率都不是很高的原因，同時(shí)也是為什么混合計(jì)算GPGPU(以及GPU)供應(yīng)商都在類(lèi)似CUDA編程上投入極大，以幫助用戶(hù)解決編程問(wèn)題。

因此，英特爾在幾年以前開(kāi)始計(jì)劃自己的眾核計(jì)算架構(gòu)產(chǎn)品，而藉由其它一些研究方向上的積累，英特爾在MIC眾核架構(gòu)上的發(fā)展速度相對(duì)來(lái)說(shuō)處于比較快的速度上，2011年在DGEMM 進(jìn)行的協(xié)處理器現(xiàn)場(chǎng)演示中，英特爾進(jìn)行了使用單顆“ Knights Corner”協(xié)處理器提供超過(guò) 1 TeraFLOPs(每秒 1 萬(wàn)億次浮點(diǎn)計(jì)算)雙精度實(shí)際性能的展示。

而在今年的國(guó)際超級(jí)計(jì)算大會(huì)上，英特爾使用行業(yè)基準(zhǔn)測(cè)試工具Linpack (Rmax) 1展示了同樣超過(guò) 1 TeraFLOPs 的卓越性能。相比之下，在 1997 年，ASCII RED高性能計(jì)算機(jī)采用超過(guò)9000 顆英特爾奔騰處理器才突破 了1 TeraFLOPs 性能大關(guān)(那時(shí)候甚至還沒(méi)有至強(qiáng)處理器)。

今年6月，英特爾不僅進(jìn)一步公開(kāi)了至強(qiáng)融核(Xeon Phi)的產(chǎn)品細(xì)節(jié)、品牌釋義，也在6月份的國(guó)際超級(jí)計(jì)算大會(huì)上，向業(yè)界透露首個(gè)搭配采用英特爾至強(qiáng)處理器 E5 家族和英特爾至強(qiáng)融核協(xié)處理器的千萬(wàn)億級(jí)(可實(shí)現(xiàn)每秒千萬(wàn)億次浮點(diǎn)計(jì)算能力)的高性能計(jì)算機(jī)將于 2013 年年初推出，并將命名為“Stampede”(與戴爾合作，部署在德州高級(jí)計(jì)算中心(TACC))。

與此同時(shí)，英特爾也毫不掩飾其對(duì)第一代至強(qiáng)融核產(chǎn)品“廣泛的應(yīng)用范圍所表示出的興奮”，在大會(huì)上，英特爾方面宣布，雖然第一代至強(qiáng)融核主要用于高性能計(jì)算(HPC)市場(chǎng)，但是未來(lái)還將以至強(qiáng)融核產(chǎn)品家族滿(mǎn)足企業(yè)數(shù)據(jù)中心、高性能工作站的高性能混合計(jì)算需求——當(dāng)然，至強(qiáng)+至強(qiáng)融核(Xeon+Xeon Phi)的混合計(jì)算架構(gòu)，目的將主要是為“高度并行的工作負(fù)載帶來(lái)(屬于英特爾的)全新性能”。

英特爾Many-core戰(zhàn)略開(kāi)始于2004年，歷經(jīng)多代原型設(shè)計(jì)，其中不少都是頗具意義的里程碑。

隨著今年11月12日英特爾將正式向業(yè)界宣布第一代至強(qiáng)融核產(chǎn)品家族的首款產(chǎn)品，Xeon Phi 5110P，DOIT記者也終于能夠開(kāi)始公開(kāi)在今年10月中旬參加的有關(guān)至強(qiáng)融核媒體預(yù)覽活動(dòng)上所聽(tīng)到、看到、收集到的各種信息，而這些豐富的信息，相信會(huì)對(duì)更進(jìn)一步了解英特爾至強(qiáng)融核有一定的幫助。

編者注：就在此文章剛剛動(dòng)筆時(shí)，2012年下半年的全球高性能計(jì)算TOP500排行榜剛剛出爐，美國(guó)能源部下屬橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(Oak Ridge National Laboratory)的新一代超級(jí)計(jì)算機(jī)泰坦(Titan)拔得頭籌，而曾經(jīng)的中國(guó)驕傲——中國(guó)天河1號(hào)A——則滑落到第八名。

由于提前測(cè)試和相關(guān)合作等原因，至強(qiáng)融核(Xeon Phi)在本屆榜單中已經(jīng)有所應(yīng)用，共有七套使用英特爾至強(qiáng)融核(Xeon Phi)的高性能計(jì)算系統(tǒng)，其中Stampede系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)布其測(cè)試成績(jī)，這一采用英特爾至強(qiáng)E5-2680+至強(qiáng)融核(Xeon Phi)的混合計(jì)算系統(tǒng)，位列第七，它使用戴爾PowerEdge C8220服務(wù)器。