Intel描繪HPC的多核與眾核藍圖

　　在今年的國際超級計算機會議上有很多關(guān)于多核架構(gòu)與億億次級計算的討論——這兩個主題似乎是密切關(guān)聯(lián)的。但隨著各種團體迅猛的朝著這個億億次級里程碑邁進，可以明確的是x86多核CPU的自然發(fā)展不會使業(yè)界離這個目標(biāo)太遠。眾核GPGPU(通用GPU)，另一方面也顯現(xiàn)出是一種切實可行的實現(xiàn)億億級計算的途徑。那么Intel的“少GPU”技術(shù)意味著什么呢?

　　簡言之，Intel對GPGPU的回應(yīng)是它的新超多核心架構(gòu)(MIC)。MIC是今年夏天在德國召開的國際超級計算機會議(ISC`10)上提出的，是Larrabee技術(shù)的再利用,該技術(shù)原先是Intel為高端顯卡和虛擬化市場而開發(fā)的。當(dāng)Intel發(fā)現(xiàn)努力的結(jié)果并不能帶來與NVIDIA及AMD發(fā)布的GPU的競爭力時，于是就放棄了該計劃，并將技術(shù)加以改造成為一種HPC加速器。

　　英特爾高性能計算業(yè)務(wù)總經(jīng)理RajeebHazra在英特爾有15年的工作經(jīng)驗，今年7月他接替RichardDracott擔(dān)任HPC業(yè)務(wù)總經(jīng)理的一職。在這之前，Hazra是超級計算架構(gòu)與設(shè)計(SAP)部的主管，主要負責(zé)高端平臺的架構(gòu)設(shè)計，即petaflop和exaflop計算。他向我們深入介紹了Intel的高性能計算戰(zhàn)略。

　　他在超級計算部的經(jīng)歷是偶然的，考慮到Intel在服務(wù)器市場最大的挑戰(zhàn)可能就是為高性能計算的重點部分交付產(chǎn)品。如今，從10大超級計算機到集群，再到下面的高性能客戶機，Intel已成為HPC所有平臺主要的處理器供應(yīng)商。該計劃還將延續(xù)下去。Hazra表示：“我們的目標(biāo)是推進高性能計算市場的革新，從高端的超級計算到批量工作站，根本上推動所有類型高性能計算的發(fā)展。”

　　Intel的MIC架構(gòu)是其中最主要的部分。Hazra表示，MIC架構(gòu)是未來10年或更長遠的眾核處理器設(shè)計的基礎(chǔ)。但首先他們必須擊中一個移動目標(biāo)。在過去三年，通用GPU進入高性能計算領(lǐng)域的快速擴展已經(jīng)給NVIDIA——以及較低程度的AMD——一個十分有利的開端。

　　到10月份為止，世界上最快的超級計算機天河1號A，采用的是GPU-CPU的混合架構(gòu)。該計算機在Linpack測試中達到的速度為2.5petaflops，超過半數(shù)以上的性能都是由GPU提供。另外還有其他少數(shù)由GPU提供強大支撐的TOP100入榜超級計算機，更多的則還在研發(fā)中。如果Intel對GPGPU沒有切實可行的替代選擇的話，它的芯片將會被降級到在未來很多超級計算機——更不用說主流集群和高性能工作站——中扮演支持的角色。

　　盡管MIC是一個改良的x86產(chǎn)品并且與GPGPU是完全不同的體系結(jié)構(gòu)，但它的目標(biāo)也是解決同樣的問題——也就是在高效能的封裝中獲得更高的浮點性能。MIC也計劃可以像GPU那樣的方式使用，也就是作為一個連接傳統(tǒng)x86處理器的浮點加速器。一般的思路是這兩種架構(gòu)都使用高度并行和簡單核心來使每瓦特釋放能多的性能。

　　對任何HPC平臺來講那都是有價值的特性，但是對于下一代數(shù)萬億次級別(multi-petaflop)的超級計算機來說將是決定性的。Hazra表明在過去10年中，TOP100超級計算機取得的性能提升主要是借助橫向擴展模型，也就是增加更多的處理器和更多的結(jié)點。

　　新的CPU架構(gòu)稍稍改變了每瓦性能曲線的斜率，但是系統(tǒng)普遍變大了，因此會消耗更多的電量。

　　這種情況不會持續(xù)很多年。消耗300兆瓦的電量來建立一個500petaflop的系統(tǒng)是不實際的。傳統(tǒng)的觀念是對于單獨的機器來說，電力消耗上限應(yīng)介于20-40兆瓦之間。所以你不能只是凌駕于現(xiàn)有至強或者皓龍?zhí)幚砥鞯男阅芮€之上，期望為這些未來系統(tǒng)提供所需的性能。Hazra承認：“展望未來5到10年時，那些系統(tǒng)將會有一些重要的轉(zhuǎn)折點。”