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“太湖之光”超算超美 国产处理器研发之路任重而道远

导读: 六月二十日,中国超算首次超过美国的消息不胫而走,给这个骄阳当头的六月更添了一把火,举国上下为之振奋。许多媒体也推波助澜,从标题到内容充满了民族自豪感,特别是“神威·太湖之光”超级计算机第一次使用的中国自主知识产权的处理器芯片,让这次中国超算超美有了更深层次上的意义。

  六月二十日,中国超算首次超过美国的消息不胫而走,给这个骄阳当头的六月更添了一把火,举国上下为之振奋。许多媒体也推波助澜,从标题到内容充满了民族自豪感,特别是“神威·太湖之光”超级计算机第一次使用的中国自主知识产权的处理器芯片,让这次中国超算超美有了更深层次上的意义。中国超算整机排名世界第一,国产处理器芯片功不可没。虽然国产处理器芯片与世界先进水平相比还有不小的差距,我们终于也可以扬眉吐气一把了!

  一、是美国禁运倒逼的结果?

  很多人在看到这条消息时,都引用了毛主席当年说过的一段话:“封锁吧!封锁个十年、八年,中国的一切事情都解决了!”

  这次中国超算首超美国,其中一个大背景就是美国政府对中国高科技产品和技术的“禁运”。在2008年的全球超级计算机500强榜单里,中国在前100名里没有一席之地。随着中国人的发力,世界超算的格局在迅速改变。2010年6月的排名,中国的星云超级机排名世界第二;一年后,中国又推出了天河1A超级机,超过了原处第一位的美国美洲虎。2013年,中国推出了“天河2”,并在此后的三年里保持“六连冠”,稳坐第一把交椅。

  中国的超级机在“天河2”之前,一直是采用英特尔处理器。 星云排名世界第二,使用了两万多个英特尔的六核至强(EXON)X5650芯片。“天河1A”也是使用了英特尔的至强服务器芯片和NVIDIA的显示芯片。蝉联六个第一的“天河2”采用的是英特尔的至强2692服务器芯片和PHI31S1P协处理器芯片。

  就在“天河2”计划将性能从33.86PF提升到110PF继续保持世界领先时,美国商务部以可能涉及核武计算为由,禁止英特尔向中国提供可供升级的PHI协处理器芯片,同时也禁止NVIDIA与AMD向中国出口显卡芯片(GPGPU)。可是结果却事与愿违,一年后中国的超级机不仅保持了第一,而且总量还超过了美国。最令人震惊的是中国的超级机完全使用了中国自己生产研发的国产处理器芯片。

  二、“买不到的”中国就可以造出来

  有人说要感谢美国政府的禁运,禁运倒逼了中国研发自主CPU的进度,只要是买不到的中国就可以造出来。这个逻辑果真是这样吗?我们凭什么实力可以研发出自己的处理器芯片?

  超算的核心技术除了处理器芯片(CPU),还有微体系结构、存储系统、指令系统、应用软件,以及功耗和可靠性等指标。CPU虽是其中一环,但却是最具象征意义的一环。

  “太湖之光”是第一台全部采用国产CPU构建的世界第一的超级计算机。从披露的资料看,这台超算机使用的处理器芯片是一款通用数字信号处理器(GPDSP),因为数字信号处理器有比较高的双精浮点性能,完全可以替代英特尔的至强PHI芯片。美国的芯片禁运反而缩短了中国的研制周期,使我们搞出了完全自主的高性能处理器和完全自主可控的超级计算机,西方的芯片禁运对中国可谓利大于弊。

  太湖机体系结构是自主设计的异构设计。这个源于CELL结构的设计,就是我们熟悉的GPU通用计算(GPGPU)结构。“太湖之光”采用了CPU和GPU的异构组成。GPU 的优势在于核心数非常多,一般可以过百上千,与民用CPU不超过8核16线程的数量相比非常悬殊,因此在一些计算场合下效率要比CPU高很多,而这些场合正是通用计算的优势。简单说就是CPU处理复杂任务,GPU处理简单但量大的“暴力”计算。

  太湖机采用的申威26010芯片在众核处理器体系结构方面有重大原始创新,采用了片上融合的异构众核架构,可支持多CPU工作。该芯片有260核。整个系统具有1000多万个核。

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