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“神威太湖之光”登顶全球超算,国产自主CPU芯片“大考”过关?

6月20日,新一期全球超级计算机500强榜单公布,使用中国自主芯片制造的“神威太湖之光”取代“天河二号”登上榜首,成为全球最快的超级计算机,三项在“神威·太湖之光”超级计算机上开展的应用课题荣获“戈登贝尔奖”提名,中国超算上榜总数量为167台套首次超过美国名列第一。

这期榜单透露了哪些重要信息?“天河二号”让位“神威太湖之光”是否有意为中国自主芯片“验明正身”?未来HPC有哪些趋势?

自主芯片 “大考”过关?

中国计算机学会高性能计算专委会秘书长张云泉在接受《中国电子报》记者采访时表示,这次HPC榜单公布中国军团无论是在数量上还是性能上都实现了全面超越。中国军团囊括冠亚军,榜单前十名除了“神威太湖之光”与“天河二号”外,其他分别是美国的“泰坦”与“红杉”、日本的“京”、美国的“米拉”和“三一”、瑞士的“代恩特峰”、德国的“花尾榛鸡”和沙特阿拉伯的“沙欣II”。一个国家囊括冠亚军过去只有美国做到。

从数量上看,这次中国除了拿到了冠亚军,整个上榜数量为167台超过了美国的165台,而联想因为上榜92套名列第二,这些成绩都打破了过去的纪录。中国开始从超算大国向超算强国转变。

从性能与自主知识产权的技术创新上看,据国际TOP500组织发布的榜单,“神威太湖之光”峰值计算速度达每秒12.54亿亿次,持续计算速度每秒9.3亿亿次,性能功耗比为每瓦60.51亿次,三项关键指标均排名世界第一。“神威太湖之光”的浮点运算速度比第二名“天河二号”快出近两倍,效率提高3倍,功耗也比“天河二号”低。更重要的是,与“天河二号”使用英特尔芯片不一样,“神威太湖之光”使用的是中国自主知识产权的“申威”处理器。“神威太湖之光”实现了从CPU、操作系统、互联网络等核心部件的完全自主研发。

据张云泉透露,“神威太湖之光”夺冠并非无迹可寻,之前采用同样自主处理器的“中国神威·蓝光”超级计算机,在2012年参与国际超级计算机大会时就引起了关注,当时它的运算速度为1000万亿次,采用的是16核的“申威”芯片,这次“神威太湖之光”采用是260核的“申威”处理器,实现了百倍速度的提升。采用国产众核芯片,性能完全追平了Intel最好的超算芯片。

曙光公司高性能计算产品事业部总经理曹振南在接受《中国电子报》记者采访时表示,中国一直希望发展自主芯片,采用自主芯片的“神威太湖之光”夺冠,成为全球最快的计算机,无疑给中国芯片产业带来很大的激励。但与此同时,我们也需要注意到在发展自主芯片的道路上,我们依然面临很多的问题,比如芯片的生态环境,比如与软件应用兼容性等。

在软件应用兼容与生态问题上,张云泉表达了与曹振南相似的观点,“神威太湖之光”采用的是非X86的体系架构,因为是自己的体系架构,所以从软件和应用上后续有大量的工作要做。

未来,中国IT产业的很多关键技术是否也都可以采取“神威太湖之光”的路线,先抢占至高点实现某个维度的突破,再完善后续生态全面跟进?张云泉表示,HPC是战略市场,不是类似PC那样的“广义”市场,是可以采用这样的方式进行突破的。有三项在“神威·太湖之光”超级计算机上开展的应用课题荣获“戈登贝尔奖”提名,这也表明目前“神威太湖之光”的应用“弹药”还是足够的。

“天河二号”让位是“阴谋论”?

有人说,曾经六连冠的“天河二号”这次是有意让位于“神威·太湖之光”,是为了让“全自主HPC系统”验明正身,体现中国芯片与英特尔芯片之能力相当,是“自己人有意交换位置”。

对于这一观点,张云泉笑着表示,这个是“阴谋论”,应该不是有意为之,“天河二号”同样希望继续冲刺冠军,只是去年美国对“天河二号”实行处理器禁运后,延误了“天河二号”的升级计划,“天河二号”更换其他处理器必然需要时间进行系统的调整,升级的时间将延迟到2016年年底至2017年上半年。

去年美国对中国高性能计算机实施芯片禁运时。《中国电子报》记者也曾采访过张云泉,他当时就表示,禁运会影响“天河二号”的升级时间,但对中国的自主芯片发展一定是个利好,且中国HPC的发展不会因为禁运而滞缓。

果然言中了,仅仅几个月就兑现了张云泉的预言。

这次中国军团如此多的利好带来的又一个疑问是,美国HPC真的不行吗?

“天河二号”连续几次夺冠后,似乎让超级计算大国美国“面子”有些挂不住。去年,美国总统奥巴马签署了超算加速计划的总统令,将加速美国的HPC发展。按照惯例,总统令签署之后,会很快出台相关的实施计划,但公众随后并没有如期看到相关计划公布,或许是保密或许是其他原因。张云泉表示,从公开信息来开,按计划美国超过100P的超级计算要到2017年或2018年才出来,如果美国不提前实施加速计划,那么中国HPC的TOP500上就有可能蝉联十连冠。

“但美国一直是超算强国,即便今天中国全自主的系统夺得了冠军,也不能否认美国超算强国地位。目前除了’神威太湖之光’采用中国的自主芯片,这次上榜的中国其他超级计算级大部分还是采用国外的芯片。”曹振南表示。

HPC走向更大的市场?

HPC发展有一定的周期和节奏,这几年全球HPC的发展进入了相对缓慢期,”天河二号”之后,全球HPC更新进入低谷。张云泉表示,从现在看,全球HPC更新的速度开始恢复、止跌回升了。

另外一个趋势是HPC正在进入越来越多的“非科学计算领域”。一直以来HPC主要是在科学计算等领域,这次上榜的超级计算机很多来自互联网应用。也正因为如此,对于中国军团这次取得这样的业绩也有一些声音认为,中国之所以如此大规模突围是中国有大量的HPC应用在互联网,这让中国军团入围台套大幅增加。而事实上,HPC正在应用在越来越多的非科学领域。

曹振南表示, HPC针对独特的应用场景而进行专门的优化和定制也将是未来的方向之一,比如地球模拟装置。

事实上,我们推动HPC的发展不仅仅是为“更快、更高、更强”,在计算的竞技场上争个高下,更是为了有更大的应用空间,解决更多的问题,比如“神威太湖之光”与“天河二号”下一个阶段的挑战就是如何用好用足,尽快充分释放这些计算能力。

责任编辑:赵强


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