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星云超級計算機核心處理器

2010-06-03

       世界最快的超級計算機在中國?據專家說法,該套“理論上”全球速度最快的超級計算機座落于深圳,采用Intel與Nvidia的處理器,除了顯示中國科技實力的上升,也反映了在目前高性能、但功耗相對較低的系統中,繪圖處理器占據越來越重要的地位。

      該命名為“星云(Nebulae)” 的超級計算機,由本土廠商曙光(Dawning Information Industry)的TC3600刀鋒服務器所組成,是第三套打破全球千兆次浮點運算(petaflops)速度紀錄的系統。不過在最新版(在5月31于德國Hamburg舉行的國際超級計算機會議上發表)的全球前五百大超級計算機排行榜(Top 500 Supercomputers)上排名第二。
 
     “星云”在Linpack測試中的效能表現為每秒1.271 petaflops,略遜于美國能源部旗下橡樹嶺國家實驗室(Oak Ridge Lab)所有的超級計算機“Jaguar”的每秒1.75 petaflops。不過由美國廠商Cray所打造、采用AMD六核心處理器Istanbul的“Jaguar”,理論峰值為每秒2.3 petaflops,遜于“星云”每秒2.98 petaflops的理論峰值。
 
      設置于深圳中國國家超級計算機中心(National Supercomputing Centre)的“星云”,采用Intel的X5650處理器,搭配Nvidia的Tesla C2050繪圖處理器做為加速器。Intel與Nvidia最新款處理器的結合,是讓該系統具有優異效能的主要因素。而Nvidia繪圖處理器省電表現也較佳,配備了4,640顆Tesla芯片的“星云”功耗僅2.55MW,低于“Jaguar”的7MW。
 
     根據最新資料,目前全球前五百大超級計算機的平均功耗為397 Kilowatts,平均電源效率則為195 Mflops/Watt,較一年前的150 Mflops/Watt改善不少。在該排行榜上,電源效率最佳的系統都是使用繪圖處理器;而由搭載IBM PowerXCell 8i處理器之刀鋒服務器組成的“QPace Cluster”,電源效率則為774 Mflops/Watt。
 
     打造“星云”超級計算機的曙光,是一家成立于1993年、專攻高階計算機的廠商;在成立之初,該公司采用Motorola 88000為基礎的系統,運算性能為每秒640 megaflops,該公司最新的4000與5000系列產品,則是采用AMD的Opteron系列處理器。
 
     過去曙光曾透露,該公司未來的系統將采用中國設計的龍芯處理器Loongson 3;該款芯片擁有十六核心、8 Mbytes L2高速緩存。不過曙光到目前為止還沒發表該新系統。
 
     中國還有另一套設置在天津國家超級計算機中心的系統“天河一號(Tianhe-1)”,其結構也與“星云”類似;“天河一號”采用成對的AMD繪圖處理器做為加速器,與Intel處理器搭配,目前在全球前五百大超級計算機排行榜上位居第七。“天河一號”的每個節點,都是兩顆AMD繪圖處理器與兩顆Intel Xeon處理器搭配的架構。
 
     “星云”與“天河一號”的性能表現,讓中國在全球五百大超級計算機排行榜中的已安裝系統性能表現(installed performance)達到9.2%,雖然該數字仍遠低于美國的55.4%,卻超越歐洲與其他亞洲國家。目前在全球前五百大超級計算機中有24套系統是中國所有,與德國并列全球第四,但后者的超級計算機數量卻一直在減少。
 
    至于全球前五百大超級計算機的處理器供貨商,仍由Intel獨占鰲頭;總共有408套系統是采用Intel處理器(占81.6%),該數字優于半年前的402套(80.4%)。最新數據亦顯示,Intel的最新一代服務器芯片 Core i7 (代號Nehalem-EP),在全球五百大超級計算機中的滲透率逐漸上升,進駐系統數達到186臺;該數字在六個月前則為95臺。
 
    AMD的Opteron則是排名第二的超級計算機常用處理器,占據其中47套系統(占有率9.4%),也高于半年前的42套。IBM的Power系列處理器則排名第三,在其中占據42套系統(占有率84%),較先前的52套系統減少。
 
     四核心處理器在五百大超級計算機中占據425套系統,剩余的25套系統才是采用六核心以上處理器;不過后者的滲透速度預計會加快。
 
      以供貨商來看,IBM在全球前五百大超級計算機中以198套系統排名第一(占有率39.8%),險勝HP的185套系統(37%);在六個月前,HP則是以210套系統(占有率42%)領先IBM的186套系統(占有率37.2%)。另外第三、四、五名供貨商則依次為Cray (占有率4.2%)、SGI (占有率3.4%)與Dell (占有率3.4%)。
 
     IBM亦以33.6%的已安裝系統性能表現總值(installed total performance),勝過HP的20.4%;不過這兩家廠商該項表現數字這次都有退步,六個月前分別為35.1%與23%。另外在全球前五百大超級計算機中,有424套系統是采用叢集架構(cluster architectures)。最多系統采用的互連技術則為Gigabit Ethernet,共有244套;其次為InfiniBand的205套。
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