Top500：加速器打破超級計算機的摩爾定律
Jim 發(fā)表于：13年06月20日 16:43 [編譯] DOIT.com.cn
不久之前，Top 500超級計算機排行榜的創(chuàng)立者在德國萊比錫的國際超級計算機大會上公布了第41次具體排名結果。
不同以往幾年，在結果公布前，猜測不斷，這次第一名的公布毫無懸念。至強Phi提振的中國天河2號系統(tǒng)的消息泄露了，但很快就在上兩周Jack Dongarra訪問中國后被證實了。
這次基準測試的真正看點不再是以往那種高度類似的高端系統(tǒng)在性能差異上的不相上下。實際上，去年十一月排名上的幾個系統(tǒng)都沒有多大變化。甚至泰坦的數(shù)據(jù)都一樣，因為小組決定不進行測試，直接使用去年十一月的結果。
某些系統(tǒng)，包括紅杉在內(nèi)，在重新進行的基準測試里提升了一點點。雖然泰坦被擠出了第一的位置，降至第二，但它仍保有最具效率的系統(tǒng)之一的桂冠，能耗為8.21兆瓦， 能效為2.143 MFlops/W，剛好勝過紅杉的7.84兆瓦，2,031.6 MFlops/W。
但天河2號，使用了三百萬個處理器，前代MIC卡，從互連到內(nèi)部軟件工作方式的獨有的中國制造才是今天的重頭戲。而且它贏得毫無懸念，因為——直言不諱地說——它完勝任何其他對手。
為了更詳細地說明上圖，看看下面這張兩種架構的并排對比圖，要特別注意觀察電源和散熱的數(shù)量。這兩者以它們的體積和我們當前的預期來說，都是相對高效率的系統(tǒng)——不僅如此，它還顯示了中國人在超大規(guī)模方面向前邁進了一大步，而且正在尋找達到滿功率包絡的方法。
這次打破傳統(tǒng)格局的真正意義是什么?其意義就是圍繞著加速器和協(xié)處理器這一主題。它給將摩爾定律的穩(wěn)定曲線推至25兆瓦一下帶來了新的思路...當然，它也撼動了全球超級計算機技術市場的向西集中的世界觀。
關于最后一點，正如Dongarra提到的，“該系統(tǒng)的大部分功能都是在中國開發(fā)的，而且他們只在主要計算部分使用了英特爾的產(chǎn)品。也就是說，互連、操作系統(tǒng)、前端處理器和軟件工具基本上都是中國原生的。”
該系統(tǒng)給英特爾做了不小的廣告，英特爾在TOP 500中仍擁有80.4%的處理器份額，有人認為這預示著外來組件和系統(tǒng)的新時代的來臨。雖然天河2號不是以龍芯為核心的，但中國早晚會使用自主研發(fā)的處理器、加速器和協(xié)處理器，這僅僅是時間的問題。
美國的下一個超算，洛斯阿拉莫斯國家實驗室的Trinity系統(tǒng)什么時候完成還不清楚。但中國已經(jīng)以天河2號稱霸全球的消息向世界發(fā)出一個聲音，中國已經(jīng)正式進入超級計算的領域。今年六月的這次排名顯示了中國現(xiàn)已成為全球第二大高性能計算使用國，超過了日本，英國，法國和德國——所有這些超算列強。
之后呢?最有可能的就是一些配合內(nèi)存創(chuàng)新的互連概念，解決效率問題。到時我們所看到的就是一個全球性的超級計算競爭，一些有膽識的新角色也會加入比拼。六月這次沒趕上的話，我們將十一月拭目以待。
Top 500創(chuàng)始人Hans Meuer認為，該系統(tǒng)的出現(xiàn)與11年前的“地球模擬器”超級計算機出現(xiàn)時一樣具有顛覆性。當時的“地球模擬器”性能超出對手5倍之多，創(chuàng)造了一個新的時代。
Horst Simon告訴我們，如果總功耗為25兆瓦(包括冷卻)，我們都想讓系統(tǒng)在這樣的功率包絡下運行，但仍然需要開發(fā)更節(jié)能的技術。“我們正在接近一條摩爾定律曲線，要改進的領域是在互連和內(nèi)存上。”
Simon指出，“不像過去，我們能預見未來三四年的情況，現(xiàn)在，我沒看到有什么非比尋常的東西出現(xiàn)。我們已經(jīng)從標準架構到多核心的轉(zhuǎn)變中收獲了所有好處——魔術子彈已經(jīng)被射出了。”
這顆魔術子彈，當然，就是強大的加速器。
分析人士認為，在未來幾年，前十大超算中，加速器會成為主宰。但是，如果你看一下名單就會發(fā)現(xiàn)，使用加速器的系統(tǒng)的數(shù)量已經(jīng)減少了。然而，如果你看一下500個系統(tǒng)的總功率之和，它們占了總體性能的33%。
Dongarra強調(diào)，它占了名單中的33%，但上一次排名時是22%，再上一次只有11%。
Horst Simon解釋說，截至目前，加速器并沒有被用于商業(yè)系統(tǒng)廣泛使用。大公司在超算上使用的工具會帶動更多公司使用加速。
到今年年底之前，天河2號超算會在其臨時駐地中國長沙的國防科技大學全面投入運作。然后它將在廣州的國家超級計算機中心永久駐留，用以進行生物醫(yī)學研究、氣候?qū)W、制造等領域的常規(guī)超級計算應用。
即便Trinity在2015年問世，當問到天河2號會稱霸多久時，Dongarra微微一笑道，“很長......也許非常久。”
