值得一提的是，2010年前后开始，纯CPU的方案劣势太大，越来越少地被采用。而无论是异构计算，还是片上异构，编程都不容易，且掌握起来难度都差不多。不存在中国超算芯片因为不用于商业市场，所以程序兼容性不好的问题。

正是由于这个创新，sw26010在设计团队规模很小，制程落后整整两代的情况，实现了和英特尔类似产品相似的功耗和性能。太湖之光的成功，启迪了后来日本的“富岳”超算。“富岳”同样抛弃了美国成熟的计算方案，购买ARMv8.2-A指令集开发管理核心，并自研专业计算模块，推出了富士通版的片上异构芯片A64FX。

A64FX的架构和sw26010即使不能说一模一样，也可算得上极为相似，同样是四个计算组，就连性能也差距不大。A64FX的理论性能是2.7TFlop/s，sw26010的为3.06TFlop/s。仅就性能而言，2018年推出且工艺更先进的A64FX尚不及2015年的sw26010，足以说明神威超算开发团队在立项sw26010时独具慧眼。

A64FX架构介绍

从理论上讲，片上异构具有突出的功耗比优势，因为调度和传输浪费的计算性能较少。太湖之光的实测性能与理论性能之比高达74%，日本的“富岳”更是达到82%，而美国的Frontier由于是传统的CPU+加速卡架构，只有65%，但是Frontier功耗远低于“富岳”，很可能也明显低于中国的E级超算。这意味着芯片间调度过程中浪费的性能，被每个芯片优异的功耗表现省了回来。

由于美国的半导体封锁，中国超算芯片不可能运用先进的制程，单芯片功耗比表现不佳情有可原。但日本的富士通A64FX使用的制程与美国的几乎一样，性能表现上出现这么大的差距，只能是两国民用半导体产业内功相差甚远。

Frontier是由AMD主导打造的，AMD曾经在与英特尔的商业竞争中受挫，从而差点一蹶不振。2015年，AMD携带十年磨一剑的Zen架构再踏征程，在CPU方面与英特尔展开了惨烈的商业竞争。AMD还做GPU，与英伟达也杀得难解难分。伴随着竞争而来的是，CPU、GPU的功耗比陡峭地下降，性能迅猛地上升。

Frontier使用的是AMD Epyc 7A53 CPU，为了充分降低功耗，这款64核的CPU主频被限制在了2.0Ghz。虽然AMD不愿透露更多信息，外界普遍猜测这款号称为超算定制的CPU改进是有限的。AMD用于数据中心的芯片本来就有很多64核的芯片，其中有很多的基础频率就是2.0Ghz，将其用于超算，主要是限制主频+芯片特挑。除此之外，AMD的64核芯片早已形成了多条产品线，既有压低功耗的，也有像Epyc 7H12这样的高功耗高性能的芯片。

AMD部分64核数据中心服务器芯片

由于AMD的64核系列能够在商业市场赚大钱，进而投入更多成本进行优化，因此Epyc 7A53虽然投入精力不多，也能在超算市场打出一片天来。

Frontier核心计算部分主要依靠AMD Instinct MI250X加速卡，采用的是CDNA2架构，熟悉游戏显卡的人不难想到近年来AMD游戏显卡的架构是RDNA2，两者之间是存在关系的。MI250X加速卡可视为一张专门为计算打造的显卡，众所周知美国的CPU设计技术领先世界，但很少有人知道美国的GPU设计技术更是和其他国家拉开了代差。其他国家独立自主研发的顶尖GPU，绝对性能与美国英伟达、AMD等巨头之间存在2-3个数量级的差异。

Frontier之所以能在节点数量远少于海洋之光和“富岳”的情况下，实现E级超算，关键就在于MI250X加速卡突出的性能和功耗比。一张MI250X能提供的理论双精度性能竟然有47.9TFLOP/s，是富士通A64FX的17倍，要是双精度运算全是超算应用中较多的矩阵运算，MI250X的理论性能还能进一步提高到95.7TFLOP/s。

MI250X的基本情况

MI250X加速卡这么强，不光是AMD本身的设计，每块加速卡上还集成了128GB HBM2e高带宽内存。现在的超算主要还是冯·诺依曼结构占主导，内存速度将直接影响计算速度，这种内存比普通的要快得多，目前却只有少数企业能够生产。

由于美国有着极为发达的民用芯片产业，因此Frontier作为美国首台E级超算，基本没在超算理论上费多少心，主要就是依靠近年来民用CPU、GPU功耗急剧下降，GPGPU（计算显示核心）蓬勃生长的浪潮，极大地提高了每个节点的性能而实现的。

面对此情此景，我们要做的，不是否定过去筚路蓝缕艰苦奋斗的国产超算成就，而要鼓励民用计算机产业努力升级，直面竞争。超算是计算机产业的皇冠，超算和民用芯片的关系有越来越大的趋势，只有我们民用计算芯片的宝石足够大、足够多，中国超算的皇冠才能更加璀璨。

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