卜娜

在追求更高性能的同時(shí)，高性能計(jì)算（HPC）領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展，也推動(dòng)了計(jì)算成本的大幅下降。和20年前相比，每FLOPS的計(jì)算成本已降至原來(lái)的1/15000，甚至更低。HPC所能提供的計(jì)算力，不再是科學(xué)家才用得起的東西，它正逐步走向民間，用其獨(dú)特的力量推動(dòng)各行各業(yè)的變革。

3D打印、云服務(wù)、商業(yè)模式變革

將驅(qū)動(dòng)HPC創(chuàng)新

今年在德國(guó)萊比錫召開(kāi)的2014ISC國(guó)際超算大會(huì)（ISC14）上，排在TOP500榜單首位的天河二號(hào)的浮點(diǎn)運(yùn)算能力為33.9千萬(wàn)億次，其計(jì)算能力是7年前排在TOP500榜單首位的頂級(jí)計(jì)算機(jī)的3萬(wàn)多倍。

TOP500榜單上性能最強(qiáng)的計(jì)算機(jī)，每經(jīng)過(guò)6～8年時(shí)間，就會(huì)跌出榜單；每經(jīng)過(guò)9～10年時(shí)間，就會(huì)與當(dāng)時(shí)單路CPU系統(tǒng)的性能不相上下?，F(xiàn)在，即便是一臺(tái)普通具有雙路高性能CPU的工作站，或是一臺(tái)配置了英特爾至強(qiáng)融核的桌面電腦，都能與15年前最頂級(jí)的計(jì)算機(jī)的性能相匹敵。計(jì)算性能的這一發(fā)展趨勢(shì)，被稱為瀑布效應(yīng)。而這種效應(yīng)，在改變HPC性能的同時(shí)，也在大幅降低其成本。

近年來(lái)，HPC的應(yīng)用范圍已突破了國(guó)家級(jí)科研領(lǐng)域或高ROI的產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新，從宇宙空間的探索到地理科學(xué)、醫(yī)學(xué)研究等，HPC已被廣泛應(yīng)用于航空航天，石油、天然氣勘探，抗癌藥物研制，基因組測(cè)序等眾多行業(yè)的創(chuàng)新中。而根據(jù)英特爾對(duì)HPC領(lǐng)域未來(lái)發(fā)展的預(yù)測(cè)，3D打印、云計(jì)算等領(lǐng)域的發(fā)展，未來(lái)都會(huì)成為HPC技術(shù)創(chuàng)新的驅(qū)動(dòng)力，整個(gè)HPC行業(yè)也將越來(lái)越與人們的生活息息相關(guān)，而不是僅滿足科學(xué)探索的需要。英特爾中國(guó)區(qū)平臺(tái)產(chǎn)品事業(yè)部產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理湯煒偉指出，特別是3D打印領(lǐng)域的發(fā)展，三維設(shè)計(jì)、仿真、材料應(yīng)用和材料科學(xué)的發(fā)展，都會(huì)成為驅(qū)動(dòng)HPC創(chuàng)新的重要力量。高性能計(jì)算云服務(wù)的出現(xiàn)，也在促進(jìn)HPC技術(shù)廣泛應(yīng)用于各種創(chuàng)新領(lǐng)域。

復(fù)雜性成為新挑戰(zhàn)

英特爾今年在TOP500榜單上的戰(zhàn)果再次擴(kuò)大，上榜系統(tǒng)中有427套采用了英特爾的平臺(tái)，114套新晉系統(tǒng)中97%都采用了英特爾平臺(tái)。共有19套上榜系統(tǒng)是Xeon Phi加X(jué)eon的微異構(gòu)系統(tǒng)，但這19套系統(tǒng)卻占據(jù)了TOP500榜單上所有系統(tǒng)計(jì)算力總和的18%。

在今年的TOP500榜單中，Xeon Phi加X(jué)eon的微異構(gòu)系統(tǒng)的突出表現(xiàn)，既證明了MIC架構(gòu)在HPC領(lǐng)域的能量，也透露出了一個(gè)新變化——完全依靠計(jì)算性能的線性增長(zhǎng)，并不一定能讓今天的HPC系統(tǒng)獲得預(yù)期的性能。湯煒偉告訴記者：“系統(tǒng)從以前的幾百個(gè)節(jié)點(diǎn)變成了現(xiàn)在的幾萬(wàn)個(gè)，甚至十萬(wàn)個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)將面臨巨大的復(fù)雜性挑戰(zhàn)，由這種復(fù)雜性帶來(lái)的很多的高可用性、穩(wěn)定性的問(wèn)題，就會(huì)成為威脅系統(tǒng)性能的不確定性因素”。改變這一問(wèn)題的最好方法是讓處理器的性能適應(yīng)應(yīng)用的變化，途徑則是從內(nèi)存、存儲(chǔ)、能效、高速互連等多個(gè)維度改變計(jì)算能力，而不再像過(guò)去那樣僅關(guān)注計(jì)算性能的提升。

英特爾的下一代Xeon Phi代號(hào)為Knights Landing，將會(huì)于今年下半年正式推出。Knights Landing已經(jīng)出現(xiàn)了一個(gè)革命性的變化，它不光具備可安裝在PCIe插槽上的處理器，還會(huì)出現(xiàn)可直接安裝在主板上的處理器。這并不是產(chǎn)品形態(tài)上的簡(jiǎn)單變化，而是專門為高性能計(jì)算優(yōu)化的微架構(gòu)，采用低功耗的IA內(nèi)核，和過(guò)去相比每個(gè)線程可以獲得3倍的性能提升，同時(shí)還能與Haswell處理器的代碼實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制兼容。此外，英特爾還和鎂光共同開(kāi)發(fā)了片上內(nèi)存，16GB的片上內(nèi)存讓Knights Landing具備了極高的帶寬。過(guò)去，通過(guò)PCIe進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換會(huì)造成一定的延時(shí)，片上內(nèi)存則可以解決這一問(wèn)題。這也讓英特爾Knights Landing實(shí)現(xiàn)了5倍于下一代DDR4的帶寬。湯煒偉表示，下一代高速互連技術(shù)也會(huì)被集成到Knights Landing的眾核架構(gòu)產(chǎn)品中。