國際超級計算大會（ISC13），德國萊比錫，2013 年 6 月 17 日——一套采用數(shù)萬顆英特爾處理器和協(xié)處理器構建而成的系統(tǒng)，剛剛在第41屆全球高性能計算機500強（TOP500）排行榜中被評為全球最強大的超級計算機。

       該系統(tǒng)名為“天河二號”（Milky Way 2），配備了48,000顆英特爾至強融核協(xié)處理器和32,000顆英特爾至強處理器，峰值性能可達54.9 PFLOPS（每秒54.9千萬億次浮點運算）。與2012年11月發(fā)布的上一屆TOP500排行榜中排名第一名的系統(tǒng)相比，其性能提升達兩倍以上。這也是自1997年以來第一款登頂TOP500榜單的、完全基于英特爾技術的系統(tǒng)。

       英特爾(中國)有限公司服務器平臺產品經理張振宇，于近日在北京為我們分享了英特爾在推動超級計算機不斷發(fā)展的成就，同時還介紹了英特爾面向未來的下一代高性能計算技術。

       高性能計算HPC已經成為當前各國和各個行業(yè)發(fā)展的重要驅動力。政府教育公益、科研和商業(yè)領域也都通過創(chuàng)新HPC技術來滿足時代發(fā)展的需要。作為不斷創(chuàng)新通過先進技術和未來發(fā)展愿景來引領業(yè)界發(fā)展的英特爾公司來說，提出2015年100PF（百億億次），旨在打造提升競爭力、可編程、能保持連續(xù)性和具有高度可靠性的超級計算機系統(tǒng)。

       根據(jù)IDC數(shù)據(jù)（資料來源：IDC：全球技術計算服務器 2013–2017 年預測）全球高性能計算（HPC）服務器市場的年收入預計將于未來四年增長36%，從110億美元增至150億美元。各個行業(yè)和領域對快速計算、模擬和制定更明智決策的需求持續(xù)推動著超級計算機的快速發(fā)展。 超級計算機現(xiàn)在被用于提高天氣預報的準確性、幫助探索更高效的能源、研究疾病的治愈方法、對人類基因組進行測序及大數(shù)據(jù)分析等工作。

       對此，張振宇還舉了一個“從愿景到現(xiàn)實，不需要物理原型設計”的例子。奧迪公司為了繼續(xù)引領汽車設計發(fā)展，它急需一種全新的虛擬設計方法。通過與英特爾和AutoDesk公司合作，可以一次采用實時預測渲染技術在高仿真可視狀態(tài)下觀察和測試汽車的設計，從而幫助奧迪公司節(jié)省昂貴的原型設計制造環(huán)節(jié)，降低生產和開發(fā)成本。

英特爾助力打造全球最強超級計算機

       對此，英特爾還將一如既往地在處理器（Xeon）、協(xié)處理器（Xeon Phi）、網(wǎng)絡通信（下一代互聯(lián)、以太網(wǎng)芯片等）和軟件（企業(yè)版Lustre軟件）等方面全面推進，為實現(xiàn)百億億次計算而添磚加瓦。

       在張振宇看來，當前很多“異構已停滯不前”，未來的高性能計算領域將會重新定義計算模式--微異構的規(guī)?；Ｎ悩嬍侵冈谀撤N單一編程模式下的異構系統(tǒng)。比如在英特爾至強融合（MIC眾核架構）平臺上，能夠實現(xiàn)類似GPU計算功能但卻能與CPU互通，實現(xiàn)以CPU為基礎架構的開發(fā)、移植、性能調優(yōu)等各種應用。這種微架構體系的益處很明顯，一方面提升工業(yè)效率，另一方面可以提升計算性能。

       英特爾公司還于今天宣布推出五款全新產品，以擴展其現(xiàn)有的英特爾至強融核協(xié)處理器產品組合。這五款產品分別為面向最高性能和最多內存應用的至強融核7100系列（7120P和7120X）、注重性能和價值均衡的至強融核3100系列（3120P和3120A）以及針對高密度形態(tài)規(guī)格的至強融核5100系列（5120D）。

全新五款至強融核協(xié)處理器（第一代）（來源：intel）

       這五款至強融核全新產品都帶來了更廣泛的性能、內存容量、能效和外形選擇。在這些產品中，至強融核協(xié)處理器7100 產品家族具備最佳性能和最高級別的特性，包括集成了61個時鐘速度為1.23GHz的內核、擁有16 GB的內存容量支持（比此前加速器或協(xié)處理器支持的內存容量提高一倍）和超過1.2 TFlops的雙精度浮點計算性能。3100產品家族被設計用于提供出色的性價比優(yōu)勢。該產品家族集成了57 個時鐘速度為 1.1 GHz的內核，可提供1 TFlops的雙精度性能。 5120D則是在原有的5100系列中新增的一款針對高密度環(huán)境并進行優(yōu)化的產品，它能夠以小型主板的形態(tài)支持插座直連，構成類似刀片的系統(tǒng)。

       此外，張振宇還透露了其第二代英特至強融核產品的詳細信息，該產品將進一步增強其在超級計算領域的能力。這個代號為“Knights Landing”的下一代英特爾集成眾核架構產品將能夠作為協(xié)處理器或主處理器（CPU）提供，并將采用包含第二代3-D三柵極晶體管技術的英特爾14 納米制程工藝進行生產。

英特爾下一代至強融核協(xié)處理器“Knights Landing”特性（來源：intel）

       作為基于PCIe板卡的協(xié)處理器時，“Knights Landing”將處理由系統(tǒng)內英特爾至強處理器遷移出的工作負載（Offload Workloads），并為現(xiàn)有協(xié)處理器的用戶提供升級路徑。然而，當它作為主處理器直接安裝于主板插座中時，它將發(fā)揮出CPU的作用，大幅提升計算密度和每瓦性能，同時肩負起主處理器和專用協(xié)處理器的所有職責。當它被用作CPU時，會與現(xiàn)有的加速器相似，能夠消除通過PCIe傳輸數(shù)據(jù)的編程復雜性。

       為了進一步提升處理高性能計算工作負載的性能，英特爾將在所有“Knights Landing”產品中引入可集成在其封裝內的內存，以大幅提高其內存帶寬。這將改善目前存在的內存帶寬瓶頸問題，讓用戶能夠充分利用所有可用的計算力。

       由中國廣州國家超級計算中心構建的“天河二號”超級計算機，配備了32,000顆即將發(fā)布的、基于Ivy Bridge微架構的12核英特爾至強處理器E5-2600 v2， 以及48,000顆英特爾至強融核協(xié)處理器，系統(tǒng)總功率為17.8兆瓦。

       在最新的全球高性能計算機500強排行榜中，它不僅性能最強，還是能效最高的系統(tǒng)之一。該系統(tǒng)采用“微異構架構”（Neo-heterogeneous architecture），即具有多種類型、可提供計算力的硬件架構，但卻由通用編程模型予以支持，以簡化開發(fā)和優(yōu)化過程。這一優(yōu)勢是傳統(tǒng)異構架構（使用CPU與GPU加速器的組合）所無法實現(xiàn)的。

英特爾（中國）有限公司服務器平臺產品經理 張振宇（范正海 攝）

       該系統(tǒng)的出眾性能和能效表現(xiàn)得益于其使用了即將發(fā)布的、基于英特爾領先的22nm制程工藝的英特爾至強處理器E5-2600 v2產品系列。作為英特爾支持超級計算機用戶的“先期供貨（early ship）”計劃的一部分，這款處理器除被用于“天河二號”外，同時還被用于最新全球高性能計算機500強榜單上來自Bull的另外兩套系統(tǒng)，它們分別為在榜單上排名第54位，擁有每秒557萬億次浮點計算性能的系統(tǒng)和在榜單上排名第330位，擁有每秒140萬億次浮點計算性能的系統(tǒng)。這一新款處理器將于下季度正式供應，它可集成多達12個核心、時鐘頻率最高達2.7GHz，能夠為每個處理器插座提供259 GFLOPS（每秒2,590億次浮點計算）的性能，相比上一代產品提升了56％。

“天河二號”（Milky Way 2）超級計算機

“天河二號”超級計算機

“天河二號”超級計算機

“天河二號”超級計算機

“天河二號”超級計算機

       在第41屆全球高性能計算機 500 強排行榜中，超過80％（403套系統(tǒng)）的上榜系統(tǒng)采用了英特爾處理器。在該榜單的所有新晉系統(tǒng)中，則有超過98％的系統(tǒng)采用了英特爾處理器。該榜單中還有11套系統(tǒng)配備了英特爾至強融核協(xié)處理器，其中包括性能級別達每秒千萬億次浮點計算的系統(tǒng)，如峰值性能達54.9 PFLOPS（每秒54.9千萬億次浮點計算）的“天河二號”系統(tǒng)和峰值性能為8.5 PFLOPS（每秒8.5千萬億次浮點計算）的“Stampede”系統(tǒng)。

責編點評：

       TOP500新一屆榜單發(fā)布，中國超算機“天河二號”問鼎冠軍，其中英特爾至強融核協(xié)處理器成為關注熱點，英特爾如何推動超算發(fā)展，面向未來的下一代高性能計算技術值得關注。

（文章來源：中關村在線）