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2012年10月29日-31日，由中國計算機學(xué)會主辦的 “2012年全國高性能計算學(xué)術(shù)年會”（HPC China 2012）在湖南省張家界陽光酒店召開。本屆盛會圍繞著高性能計算技術(shù)的研究進展與發(fā)展趨勢、高性能計算的重大應(yīng)用等主題展開，促進信息化與工業(yè)化的深度 融合，為相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)者提供交流合作、發(fā)布最前沿科研成果的平臺，推動中國高性能計算的發(fā)展。

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在第三天的高性能計算大會下午的分論壇上，來自北京航空航天大學(xué)的劉宇航介紹了關(guān)于“多核計算機體系結(jié)構(gòu)構(gòu)思的權(quán)衡取舍分析”主要是分析在當(dāng)前計算機體系結(jié)構(gòu)上眾多部件之間如何權(quán)衡性能和功能，是同構(gòu)還是異構(gòu)等一些列的問題。

【圖】 北京航空航天大學(xué)的劉宇航

現(xiàn)在計算機進入多核的時代，我們?nèi)绾螜?quán)衡取舍，由于性能建立在功能基礎(chǔ)之上，所以如果增加了過多的功能，那他的性能就不能夠得到很好的發(fā)揮，例如延遲和帶寬的問題，是盡量縮短延遲好還是在保持一定延遲擴大帶寬呢？這就是一個權(quán)衡的問題，一個計算機系統(tǒng)，是同構(gòu)還是異構(gòu)，同樣是采用同構(gòu)好還是采用異構(gòu)好？

在計算機設(shè)計之初我們要考慮許多問題，只有考慮好你的需求才能夠權(quán)衡好計算機的性能與功能，因地制宜。下面列出了計算機結(jié)構(gòu)上需要考慮那幾個維度。

【圖】計算機考慮的維度列表

以深騰7000為例，在其主體上采用大規(guī)模的異體系結(jié)構(gòu)的超級計算機。

【圖】深騰7000體系結(jié)構(gòu)

如圖所示大規(guī)模異構(gòu)并行體系結(jié)構(gòu)中，系統(tǒng)主要包括主機單元、計算單元、加速單元三個異構(gòu)的處理單元。三個單元各自基于不同的處理器技術(shù)，分別是于承載不同類型的系統(tǒng)任務(wù)應(yīng)用負(fù)載。三中處理單元既具有一定的獨立性，可獨自運行并行計算應(yīng)用，又能相互協(xié)同工作，協(xié)作完成并行計算任務(wù)。在上述異構(gòu)并行體系結(jié)構(gòu)下，可綜合考慮超級計算中心系統(tǒng)建設(shè)中面臨的應(yīng)用適應(yīng)性、性能、功耗、體積、成本等多目標(biāo)需求，按需設(shè)計和靈活配置三個處理單元的能力，使得整機系統(tǒng)可實現(xiàn)強大的超級計算能力。經(jīng)濟的總體擁有成本，滿足多樣化的應(yīng)用需求，并達到系統(tǒng)高效能的要求。

【圖】三種處理器的權(quán)衡結(jié)構(gòu)

計算機體系結(jié)構(gòu)設(shè)計同時具有藝術(shù)性和工程性，片上多核處理器為新型計算機體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計提供了機遇。劉宇航表示為了讓構(gòu)思有線索可循，他建立一個了基于多核處理器的計算機體系結(jié)構(gòu)構(gòu)思的對立統(tǒng)一模型。這個模型是體系結(jié)構(gòu)設(shè)計思想和方法的模型，不是一種關(guān)于某種具體結(jié)構(gòu)的設(shè)計結(jié)果。