IBM明年將打造全球最快超級(jí)計(jì)算機(jī)

據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，IBM明年將發(fā)布新款Power 7芯片，并將被用于美國(guó)伊利諾斯大學(xué)的超級(jí)計(jì)算機(jī)中，有望打造全球最快超級(jí)計(jì)算機(jī)，峰值速度可達(dá)目前最快超級(jí)計(jì)算機(jī)的10倍。
　　坐落于伊利諾斯大學(xué)

　　伊利諾斯大學(xué)的超級(jí)計(jì)算機(jī)中心聞名全球，無(wú)論是在小說(shuō)還是在現(xiàn)實(shí)世界中，這里都是超級(jí)計(jì)算機(jī)的故鄉(xiāng)。小說(shuō)《太空漫游》(2001: A Space Odyssey)中的超級(jí)計(jì)算機(jī)HAL 9000就是在伊利諾斯州烏爾班納市建造的，也就是伊利諾斯大學(xué)香檳分校(University of Illinois Urbana-Champaign)所在地。

　　雖然并不渴望具備人工智能，但與HAL 9000一樣，IBM的“藍(lán)水”(Blue Waters)超級(jí)計(jì)算機(jī)項(xiàng)目也將能夠在很短的時(shí)間內(nèi)處理大量的復(fù)雜運(yùn)算，而且，這兩個(gè)產(chǎn)品都將在伊利諾斯大學(xué)香檳分校組裝。這款超級(jí)計(jì)算機(jī)將被放置在香檳分校的一棟特殊建筑里，其理論速度將達(dá)到10 petaflop，為目前最快超級(jí)計(jì)算機(jī)峰值速度的10倍。1 petaflop等于10的15次冪次浮點(diǎn)運(yùn)算，是超級(jí)計(jì)算機(jī)性能的重要指標(biāo)。

IBM還使用了新穎的存儲(chǔ)技術(shù)。靜態(tài)RAM存儲(chǔ)器是一種被廣泛使用的技術(shù)，幾乎所有的處理器都將這種存儲(chǔ)器作為片上存儲(chǔ)器來(lái)使用，高端處理器中最多擁有10億個(gè)晶體管。IBM希望避免使用這種規(guī)模龐大且成本高昂的技術(shù)，轉(zhuǎn)而采用一種名為E-DRAM的技術(shù)，使得晶體管的總量保持在12億個(gè)左右。麥克格雷迪說(shuō)：“如果我們將所有的緩存都通過(guò)靜態(tài)RAM來(lái)完成，那么晶體管的數(shù)量肯定會(huì)超過(guò)20億個(gè)?！?

　　這款芯片的速度如何呢?IBM尚未最終決定，但主頻大概會(huì)在3GHz到4GHz之間，低于之前Power 6芯片的5GHz。麥克格雷迪說(shuō)：“我們會(huì)從E-DRAM等其他地方獲取性能。我們需要降低主頻速度，以避免這款擁有8個(gè)核心的產(chǎn)品融化掉?！?/P>

IBM還通過(guò)其他一些改動(dòng)來(lái)增強(qiáng)性能，例如，在芯片上引入電路系統(tǒng)，以便與系統(tǒng)存儲(chǔ)器進(jìn)行通信，并返回“發(fā)生故障”的指令。系統(tǒng)存儲(chǔ)器此前都被安裝于處理器外部。

　　IBM如何來(lái)冷卻這款超高速處理器呢?答案是水冷。參與該項(xiàng)目的IBM研究員埃德·賽米納羅(Ed Seminaro)說(shuō)：“我們的環(huán)保性其實(shí)更高。我們使用了很多原本用于機(jī)房冷卻和供電的設(shè)備，并將其與服務(wù)器、存儲(chǔ)器和互聯(lián)硬件安裝到同一個(gè)機(jī)柜中?！彼€說(shuō)道：“整個(gè)機(jī)柜都采用水冷。我們直接用水來(lái)吸熱，這樣非常節(jié)能。”

　　將成全球最快超級(jí)計(jì)算機(jī)

　　賽米納羅表示，藍(lán)水項(xiàng)目由美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)(National Science Foundation)資助，此前由美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃署(DARPA)所支持的一個(gè)項(xiàng)目也將使用Power 7處理器。

　　賽米納羅說(shuō)：“由于DARPA的介入，我們做了很多原本無(wú)法做到的事情。之后便是藍(lán)水項(xiàng)目的合同。藍(lán)水是由美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)資助的，DARPA的項(xiàng)目為我們奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)?！?/P>

　　從理論上講，藍(lán)水將擁有1.6384個(gè)Power 7芯片，也就是所謂的“節(jié)點(diǎn)”，理論性能將達(dá)到16 petaflop。該產(chǎn)品最初的理論峰值速度至少也能夠接近10 Petaflop。在實(shí)際軟件應(yīng)用中的“可持續(xù)”速度將達(dá)到1 petaflop，但這并非全球超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)所考量的指標(biāo)。

　　但賽米納羅表示，像DARPA和美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)這樣的組織并不只看重“峰值”性能，因?yàn)檫@種性能可以通過(guò)粗狂式的組裝獲得。在談到全球超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)采用的Linpack基準(zhǔn)測(cè)試時(shí)，他說(shuō)，“即使在節(jié)點(diǎn)之間缺乏較快的帶寬，也仍然可以獲得不錯(cuò)的分?jǐn)?shù)。由于在進(jìn)行這一基準(zhǔn)測(cè)試時(shí)，節(jié)點(diǎn)之間幾乎沒(méi)有任何數(shù)據(jù)傳輸，因此即使存儲(chǔ)器帶寬性能非常差，仍然可以僥幸獲得高分?！?/P>

　　賽米納羅認(rèn)為，藍(lán)水項(xiàng)目的節(jié)點(diǎn)間傳輸速度將獲得突破性的進(jìn)展。他說(shuō)：“該系統(tǒng)中任何兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的峰值傳輸速度可達(dá)每秒192GB。有了這種速度，無(wú)論哪兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的指令延遲也不會(huì)超過(guò)1微妙?！?/P>

　　這種性能對(duì)于大型企業(yè)和政府機(jī)構(gòu)而言至關(guān)重要。賽米納羅說(shuō)：“包括波音、通用汽車和福特在內(nèi)的許多企業(yè)都在大量使用這種系統(tǒng)。多數(shù)的碰撞測(cè)試如今也都是在這種設(shè)備上完成的。大量的天氣預(yù)報(bào)也都要用到這種平臺(tái)?！彼€補(bǔ)充道，許多政府主導(dǎo)的應(yīng)用也都要依賴這種設(shè)備，例如如何適當(dāng)處理核廢料。

　　賽米納羅1999年第一次參與超級(jí)計(jì)算機(jī)項(xiàng)目，而藍(lán)水是自那以來(lái)他所參與的規(guī)模最大的超級(jí)計(jì)算機(jī)項(xiàng)目。他說(shuō)：“這的確是最大的?！?/P>

　　Power 7今后還將面向部分商用服務(wù)器產(chǎn)品推出，以對(duì)抗英特爾。賽米納羅說(shuō)：“我們將于明年上半年將其推廣到部分商用產(chǎn)品中?！?/P>

　　美國(guó)國(guó)家超級(jí)計(jì)算應(yīng)用中心(以下簡(jiǎn)稱“NCSA”)有一部分坐落于伊利諾斯大學(xué)，到2011年，該項(xiàng)目將成為面向公共開放的全球最大超級(jí)計(jì)算機(jī)。

　　采用多項(xiàng)新穎技術(shù)

　　超級(jí)計(jì)算機(jī)從本質(zhì)上講是為了處理復(fù)雜問(wèn)題而將大批微處理器組合起來(lái)的設(shè)備。即將于2010年上半年發(fā)布的藍(lán)水IBM Power 7處理器將成為IBM在該領(lǐng)域邁出的重要一步?！白啭N”(Roadrunner)曾多次奪得全球最快超級(jí)計(jì)算機(jī)稱號(hào)，該產(chǎn)品中使用的一種芯片的功能將被整合到IBM新款處理器中。IBM系統(tǒng)與科技集團(tuán)研究員布萊德里·麥克格雷迪(Bradley McCredie)說(shuō)，Power 7將旗艦Power芯片的設(shè)計(jì)與Cell處理器的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了融合，后者與AMD的處理器一同被用于美國(guó)洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(Alamos National Laboratory) 走鵑超級(jí)計(jì)算機(jī)。他說(shuō)：“我們將Cell執(zhí)行浮點(diǎn)運(yùn)算的方式整合到Power 7的核心中?！?/P>

　　但這并不是Power 7唯一的獨(dú)特之處。該產(chǎn)品在一個(gè)芯片中整合了8個(gè)處理核心，每個(gè)核心都能執(zhí)行4個(gè)線程，這就使得一個(gè)芯片擁有了32個(gè)虛擬核心。相比而言，英特爾的高端至強(qiáng)處理器的每個(gè)處理核心通常只能處理2個(gè)線程。