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余鹏鲲:美国首台E级超算,赢在哪里?输在哪里?
无独有偶,去年刊登在《THE NEXT PLATFORM》的一篇文章援引“匿名权威人士”的话指出,中国神威·太湖之光的后续型号海洋之光,2021年3月运行基准测试时,稳定运行速度达到了1.05EPlop/s,其时的功率为35MW。
如果该文数据正确,那么有人说中国的E级超算功耗“将超过三峡发电量的1/3”的说法不攻自破。
国外媒体的猜测并非空穴来风,今年4月中国科学技术大学、国家海洋科学与技术试点实验室(青岛)、北京大学数学科学学院、无锡国家超级计算中心和中国海洋大学组成的联合团队,公布了一篇超级计算机模拟复杂量子多体的文章,文章中介绍了高性能计算环境时报告了sw26010pro的架构。该CPU作为sw26010改进型,拥有6个计算组,每个计算群有1个管理核心和64个计算核心。而组成太湖之光的sw26010,只有4个计算组,说明sw26010pro单片至少有50%的性能提升,极可能属于新超算,文章也称之为“新一代神威超级计算机”。
sw26010pro的架构
同样基于“新一代神威超级计算机”的还有第一单位为中国科学技术大学的一篇论文,该研究首次实现了长达7天的全球3公里空间分辨率大气物理-化学全耦合数值模拟试验。文中提到,数值模拟试验的规模最大曾经达到过近4000万处理器核,并且效率仍然达到76.2%。
相关论文
从论文中透露的信息,我们不难分析出两点内容。一是“新一代神威超级计算机”的规模很大,远超过神威·太湖之光(最大1000多万个处理器核)。二是“新一代神威超级计算机”效率很高,须知几乎没有超算程序的运行效率高于基准测试。美国的Frontier运行基准测试时,效率也不过能达到理论的65%,还有很大的进步空间。
更为直接的证据来自于2021年一项利用神威·海洋之光实时模拟量子电路的研究。该研究披露,海洋之光的节点高达惊人的107520个!模拟程序的速度可以达到1.1EPlop/s(单精度)或者4.4EPlop/s(F16混合精度)。
由于模拟使用的海洋之光还是片上异构式的超算,1.1EPlop/s(单精度)换算成超算常用的双精度至少有0.55EPlop/s。如果海洋之光没有对混合精度进行过优化,那么4.4EPlop/s(F16混合精度)换算成双精度就有1.1EPlop/s,这一成绩已经与Frontier运行基准测试的成绩差不多了。何况模拟程序的效率,几乎肯定达不到基准测试,海洋之光的实际速度还可能更高。
论文中关于计算速度的表格
因此我们可以放心大胆地认为:中国即使没有E级超算,也非常接近,中美超算技术并未重新拉开差距,而这些成绩还是在西方国家严格制裁的情况下取得的。
同时,这么多的论文和研究,也说明中国超算的应用水平已经达到了相当的水平。固然还有提高的空间,却不像一些人所说的那样一团黑。
美优势在于民用芯片
中美超算水平接近,是否意味着美国超算就不值得借鉴呢?显然不能这么说,美国这次超算重新夺魁,一个突出的优势就在于美国的民用芯片水平很高,并且带动了像超算这样的专用领域。
在神威·太湖之光以前,超算的竞争主要是超算系统中调度、分发、通信相关的软硬件的竞争。每一个节点要么纯CPU,要么是CPU+加速卡的异构计算方案,为了提高性价比和计算速度,往往还会购买英特尔和英伟达两家美国厂商的成熟产品,早期的天河系列超算就是典型代表。
天河二号是典型的异构计算
CPU+加速卡方案的优点是将管理(通用计算)和专业计算分开,提高了单节点的计算速度,但缺点是计算的数据会反复在CPU和加速卡之间传输,造成大量的性能浪费。而太湖之光使用的sw26010将两个部分的电路,集成到了一个芯片上(片上异构),这样既避免了纯CPU不擅长专业计算的劣势,又避免了加速卡不能和CPU共享内存的问题。
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本文仅代表作者个人观点。
- 责任编辑: 一鸣 
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