IBM明年打造全球最快超級計算機

據(jù)國外媒體報道，IBM明年將發(fā)布新款Power 7芯片，并將被用于美國伊利諾斯大學(xué)的超級計算機中，有望打造全球最快超級計算機，峰值速度可達目前最快超級計算機的10倍。
　　坐落于伊利諾斯大學(xué)

　　伊利諾斯大學(xué)的超級計算機中心聞名全球，無論是在小說還是在現(xiàn)實世界中，這里都是超級計算機的故鄉(xiāng)。小說《太空漫游》(2001: A Space Odyssey)中的超級計算機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“藍水”(Blue Waters)超級計算機項目也將能夠在很短的時間內(nèi)處理大量的復(fù)雜運算，而且，這兩個產(chǎn)品都將在伊利諾斯大學(xué)香檳分校組裝。這款超級計算機將被放置在香檳分校的一棟特殊建筑里，其理論速度將達到10 petaflop，為目前最快超級計算機峰值速度的10倍。1 petaflop等于10的15次冪次浮點運算，是超級計算機性能的重要指標。

　　美國國家超級計算應(yīng)用中心(以下簡稱“NCSA”)有一部分坐落于伊利諾斯大學(xué)，到2011年，該項目將成為面向公共開放的全球最大超級計算機。

　　采用多項新穎技術(shù)

　　超級計算機從本質(zhì)上講是為了處理復(fù)雜問題而將大批微處理器組合起來的設(shè)備。即將于2010年上半年發(fā)布的藍水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計算機稱號，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)與科技集團研究員布萊德里·麥克格雷迪(Bradley McCredie)說，Power 7將旗艦Power芯片的設(shè)計與Cell處理器的關(guān)鍵技術(shù)進行了融合，后者與AMD的處理器一同被用于美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室(Alamos National Laboratory) 走鵑超級計算機。他說：“我們將Cell執(zhí)行浮點運算的方式整合到Power 7的核心中?！?/p>

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

　　IBM還使用了新穎的存儲技術(shù)。靜態(tài)RAM存儲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器作為片上存儲器來使用，高端處理器中最多擁有10億個晶體管。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12億個左右。麥克格雷迪說：“如果我們將所有的緩存都通過靜態(tài)RAM來完成，那么晶體管的數(shù)量肯定會超過20億個?！?/p>

　　這款芯片的速度如何呢?IBM尚未最終決定，但主頻大概會在3GHz到4GHz之間，低于之前Power 6芯片的5GHz。麥克格雷迪說：“我們會從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個核心的產(chǎn)品融化掉?！?/p>

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

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

　　將成全球最快超級計算機

　　賽米納羅表示，藍水項目由美國國家科學(xué)基金會(National Science Foundation)資助，此前由美國國防部高級研究計劃署(DARPA)所支持的一個項目也將使用Power 7處理器。

　　賽米納羅說：“由于DARPA的介入，我們做了很多原本無法做到的事情。之后便是藍水項目的合同。藍水是由美國國家科學(xué)基金會資助的，DARPA的項目為我們奠定了堅實的基礎(chǔ)?！?/p>

　　從理論上講，藍水將擁有1.6384個Power 7芯片，也就是所謂的“節(jié)點”，理論性能將達到16 petaflop。該產(chǎn)品最初的理論峰值速度至少也能夠接近10 Petaflop。在實際軟件應(yīng)用中的“可持續(xù)”速度將達到1 petaflop，但這并非全球超級計算機500強所考量的指標。

　　但賽米納羅表示，像DARPA和美國國家科學(xué)基金會這樣的組織并不只看重“峰值”性能，因為這種性能可以通過粗狂式的組裝獲得。在談到全球超級計算機500強采用的Linpack基準測試時，他說，“即使在節(jié)點之間缺乏較快的帶寬，也仍然可以獲得不錯的分數(shù)。由于在進行這一基準測試時，節(jié)點之間幾乎沒有任何數(shù)據(jù)傳輸，因此即使存儲器帶寬性能非常差，仍然可以僥幸獲得高分?！?/p>

　　賽米納羅認為，藍水項目的節(jié)點間傳輸速度將獲得突破性的進展。他說：“該系統(tǒng)中任何兩個節(jié)點之間的峰值傳輸速度可達每秒192GB。有了這種速度，無論哪兩個節(jié)點之間的指令延遲也不會超過1微妙?！?/p>

　　這種性能對于大型企業(yè)和政府機構(gòu)而言至關(guān)重要。賽米納羅說：“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)的碰撞測試如今也都是在這種設(shè)備上完成的。大量的天氣預(yù)報也都要用到這種平臺?！彼€補充道，許多政府主導(dǎo)的應(yīng)用也都要依賴這種設(shè)備，例如如何適當處理核廢料。

　　賽米納羅1999年第一次參與超級計算機項目，而藍水是自那以來他所參與的規(guī)模最大的超級計算機項目。他說：“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，以對抗英特爾。賽米納羅說：“我們將于明年上半年將其推廣到部分商用產(chǎn)品中。”