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yalefield

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[交流] 【分享】2018年：1亿内核超级计算机

厂商们彼此竞争着让超级计算机变得尽可能强大到可以解决实际上最重要的难题，包括气象变化、用于汽车的超长使用电池、通过聚变反应堆达到1.5亿华氏度等等。超级算计可以让研究人员创建三位可视化，与视频游戏不同的是，这种技术运行无终止的“如果……将会怎么样？”的场景。但是，超级计算机还不够大——这也是最近在波特兰召开的SC09大会的一个重要话题，下一个目标将瞄准性能：一个亿亿次（Exascale）运算系统。

根据最近公布的高性能计算TOP500榜单，全球最快的系统是安装在美国橡树岭国家实验室Cray XT5系统，它配置有224256个AMD六核皓龙处理器，而Jaguar的性能最高可以达到2.3 petaflops。

但是Jaguar的记录只是一个短暂的基准。美国能源部已经开始着手搭建一个强大1000倍的系统——一个亿亿次计算系统，Oak Ridge Leadership Computing Facility项目总监Buddy Bland这样表示。亿亿次计算系统可用于高分辨率的气象模型、生物能源产品、智能网格开发以及聚变能源设计。最后一个项目已经开始在法国：国际热核聚变实验堆(ITER)计划，美国也参与了开发。

Bland表示，“亿亿次计算可能存在的问题是我们现有计算机无法在合理的时间内解决的。”

超级计算机系统增长速度惊人，1997年，美国桑迪亚国家实验室的ASCI Red成为首个突破teraflop级的系统，每秒可完成一万亿次计算。2008年，美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的IBM Roadrunner超级计算机实现petaflop级计算速度，每秒连续浮点运算可达到一千万亿次。

Bland表示，负责为全球最大系统提供资金的美国能源部需要在2011年～2013年之间开发出计算性能接近10 petaflops的超级计算机。

但是现在规划者关注的是exaflop这个里程碑，它相当于petaflop级系统快1000倍。

exaflop计算将有可能在2018年左右实现。计算性能每十几年就会实现一次飞跃，摩尔定律解释了为什么是这一时间跨度。但是突破亿亿次运算所涉及的问题已经超出了摩尔定律的范围。

IBM深度计算副总裁Dave Turek表示，Jaguar的功耗为700万瓦，而使用CPU处理内核的亿亿次计算系统的功耗可能达到20亿瓦。他说：“这几乎相当于一个中型核能源电厂。”

IBM和Cray等其他超级计算机制造商竞争着削减能源需求。但是厂商仍然需要决定如何搭建这些系统。他们将有可能使用一种混合方法，也就是将协同处理器或者加速器与CPU结合起来降低能耗。

功耗为3.9兆瓦的IBM Roadrunner在公布时刚刚突破petaflop。它采用了一种AMD处理器和Cell处理器（包括9个独立处理器内核）的混合架构，其中包括一个PowerPC内核和8个更小的共同处理单元（被称为协同图形处理单元）以及现场可编程门阵列，旨在通过将一些工作从CPU转移到那些处理更多特定工作的处理器上来削减能源需求。

预计一个亿亿次计算系统的规模可以达到1000万～1亿个内核。Turek认为后者更有可能。

Turek表示：“我们相信亿亿次计算系统是一种采用1亿个内核的企业级系统。目前厂商们对亿亿次计算系统的关注还只是停留在研究正确的模式。因此，如果混合方法是解决问题的关键，那么专有内核与传统内核的比例应该是多少呢？”

未来这种系统的每个内核将采用更少的内存，而需要更多的内存带宽。运行1亿个内核的系统的故障率也会增加，而处理这种问题的工具必须进行重大改进。

IBM设计亿亿次计算系统的目标是将其限制在20兆瓦范围内，并保持在70～80个机架。Jaguar是完全基于CPU，但是Bland认为未来的计算系统将是异构的系统，采用英特尔和AMD结合了CPU和协同处理器的技术。

他说：“我们相信采用加速器对于任何实现亿亿次计算策略的一个关键。”

高性能研究公司InterSect Research首席执行官Addison Snell表示，加速器可以提供对特定应用的超高计算能力，应用可以利用这种能力率先突破亿亿次计算门槛。他说：“最终，一个通用亿亿次计算系统将问世。但是特定用途系统可能会最先到来。”

在亿亿次计算来临之前，petaflop系统的规模将继续增长，政府资助的搭建大规模系统项目将越来越多。富士通计划为日本理化学研究所开发10 petaflops计算机，我国也已经成功突破petaflop障碍。
http://server.zdnet.com.cn/server/2009/1120/1519015.shtml

[ Last edited by 余泽成 on 2010-1-8 at 15:20 ]

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