Intel打造最强超算机 推下一代HPC技术

       国际超级计算大会（ISC13），德国莱比锡，2013 年 6 月 17 日——一套采用数万颗英特尔处理器和协处理器构建而成的系统，刚刚在第41届全球高性能计算机500强（TOP500）排行榜中被评为全球最强大的超级计算机。

       该系统名为“天河二号”（Milky Way 2），配备了48,000颗英特尔至强融核协处理器和32,000颗英特尔至强处理器，峰值性能可达54.9 PFLOPS（每秒54.9千万亿次浮点运算）。与2012年11月发布的上一届TOP500排行榜中排名第一名的系统相比，其性能提升达两倍以上。这也是自1997年以来第一款登顶TOP500榜单的、完全基于英特尔技术的系统。

       英特尔(中国)有限公司服务器平台产品经理张振宇，于近日在北京为我们分享了英特尔在推动超级计算机不断发展的成就，同时还介绍了英特尔面向未来的下一代高性能计算技术。

       高性能计算HPC已经成为当前各国和各个行业发展的重要驱动力。政府教育公益、科研和商业领域也都通过创新HPC技术来满足时代发展的需要。作为不断创新通过先进技术和未来发展愿景来引领业界发展的英特尔公司来说，提出2015年100PF（百亿亿次），旨在打造提升竞争力、可编程、能保持连续性和具有高度可靠性的超级计算机系统。

       根据IDC数据（资料来源：IDC：全球技术计算服务器 2013–2017 年预测）全球高性能计算（HPC）服务器市场的年收入预计将于未来四年增长36%，从110亿美元增至150亿美元。各个行业和领域对快速计算、模拟和制定更明智决策的需求持续推动着超级计算机的快速发展。 超级计算机现在被用于提高天气预报的准确性、帮助探索更高效的能源、研究疾病的治愈方法、对人类基因组进行测序及大数据分析等工作。

       对此，张振宇还举了一个“从愿景到现实，不需要物理原型设计”的例子。奥迪公司为了继续引领汽车设计发展，它急需一种全新的虚拟设计方法。通过与英特尔和AutoDesk公司合作，可以一次采用实时预测渲染技术在高仿真可视状态下观察和测试汽车的设计，从而帮助奥迪公司节省昂贵的原型设计制造环节，降低生产和开发成本。

英特尔助力打造全球最强超级计算机

       对此，英特尔还将一如既往地在处理器（Xeon）、协处理器（Xeon Phi）、网络通信（下一代互联、以太网芯片等）和软件（企业版Lustre软件）等方面全面推进，为实现百亿亿次计算而添砖加瓦。

       在张振宇看来，当前很多“异构已停滞不前”，未来的高性能计算领域将会重新定义计算模式--微异构的规模化。微异构是指在某种单一编程模式下的异构系统。比如在英特尔至强融合（MIC众核架构）平台上，能够实现类似GPU计算功能但却能与CPU互通，实现以CPU为基础架构的开发、移植、性能调优等各种应用。这种微架构体系的益处很明显，一方面提升工业效率，另一方面可以提升计算性能。

       英特尔公司还于今天宣布推出五款全新产品，以扩展其现有的英特尔至强融核协处理器产品组合。这五款产品分别为面向最高性能和最多内存应用的至强融核7100系列（7120P和7120X）、注重性能和价值均衡的至强融核3100系列（3120P和3120A）以及针对高密度形态规格的至强融核5100系列（5120D）。

全新五款至强融核协处理器（第一代）（来源：intel）

       这五款至强融核全新产品都带来了更广泛的性能、内存容量、能效和外形选择。在这些产品中，至强融核协处理器7100 产品家族具备最佳性能和最高级别的特性，包括集成了61个时钟速度为1.23GHz的内核、拥有16 GB的内存容量支持（比此前加速器或协处理器支持的内存容量提高一倍）和超过1.2 TFlops的双精度浮点计算性能。3100产品家族被设计用于提供出色的性价比优势。该产品家族集成了57 个时钟速度为 1.1 GHz的内核，可提供1 TFlops的双精度性能。 5120D则是在原有的5100系列中新增的一款针对高密度环境并进行优化的产品，它能够以小型主板的形态支持插座直连，构成类似刀片的系统。

       此外，张振宇还透露了其第二代英特至强融核产品的详细信息，该产品将进一步增强其在超级计算领域的能力。这个代号为“Knights Landing”的下一代英特尔集成众核架构产品将能够作为协处理器或主处理器（CPU）提供，并将采用包含第二代3-D三栅极晶体管技术的英特尔14 纳米制程工艺进行生产。

英特尔下一代至强融核协处理器“Knights Landing”特性（来源：intel）

       作为基于PCIe板卡的协处理器时，“Knights Landing”将处理由系统内英特尔至强处理器迁移出的工作负载（Offload Workloads），并为现有协处理器的用户提供升级路径。然而，当它作为主处理器直接安装于主板插座中时，它将发挥出CPU的作用，大幅提升计算密度和每瓦性能，同时肩负起主处理器和专用协处理器的所有职责。当它被用作CPU时，会与现有的加速器相似，能够消除通过PCIe传输数据的编程复杂性。

       为了进一步提升处理高性能计算工作负载的性能，英特尔将在所有“Knights Landing”产品中引入可集成在其封装内的内存，以大幅提高其内存带宽。这将改善目前存在的内存带宽瓶颈问题，让用户能够充分利用所有可用的计算力。

       由中国广州国家超级计算中心构建的“天河二号”超级计算机，配备了32,000颗即将发布的、基于Ivy Bridge微架构的12核英特尔至强处理器E5-2600 v2， 以及48,000颗英特尔至强融核协处理器，系统总功率为17.8兆瓦。

       在最新的全球高性能计算机500强排行榜中，它不仅性能最强，还是能效最高的系统之一。该系统采用“微异构架构”（Neo-heterogeneous architecture），即具有多种类型、可提供计算力的硬件架构，但却由通用编程模型予以支持，以简化开发和优化过程。这一优势是传统异构架构（使用CPU与GPU加速器的组合）所无法实现的。

英特尔（中国）有限公司服务器平台产品经理 张振宇（范正海 摄）

       该系统的出众性能和能效表现得益于其使用了即将发布的、基于英特尔领先的22nm制程工艺的英特尔至强处理器E5-2600 v2产品系列。作为英特尔支持超级计算机用户的“先期供货（early ship）”计划的一部分，这款处理器除被用于“天河二号”外，同时还被用于最新全球高性能计算机500强榜单上来自Bull的另外两套系统，它们分别为在榜单上排名第54位，拥有每秒557万亿次浮点计算性能的系统和在榜单上排名第330位，拥有每秒140万亿次浮点计算性能的系统。这一新款处理器将于下季度正式供应，它可集成多达12个核心、时钟频率最高达2.7GHz，能够为每个处理器插座提供259 GFLOPS（每秒2,590亿次浮点计算）的性能，相比上一代产品提升了56％。

“天河二号”（Milky Way 2）超级计算机

“天河二号”超级计算机

“天河二号”超级计算机

“天河二号”超级计算机

“天河二号”超级计算机

       在第41届全球高性能计算机 500 强排行榜中，超过80％（403套系统）的上榜系统采用了英特尔处理器。在该榜单的所有新晋系统中，则有超过98％的系统采用了英特尔处理器。该榜单中还有11套系统配备了英特尔至强融核协处理器，其中包括性能级别达每秒千万亿次浮点计算的系统，如峰值性能达54.9 PFLOPS（每秒54.9千万亿次浮点计算）的“天河二号”系统和峰值性能为8.5 PFLOPS（每秒8.5千万亿次浮点计算）的“Stampede”系统。

责编点评：

       TOP500新一届榜单发布，中国超算机“天河二号”问鼎冠军，其中英特尔至强融核协处理器成为关注热点，英特尔如何推动超算发展，面向未来的下一代高性能计算技术值得关注。

（文章来源：中关村在线）