求同存異 CPU+GPU引領(lǐng)未來HPC架構(gòu)

　　對(duì)于CPU+GPU的新架構(gòu)，863網(wǎng)格計(jì)算專家組成員、清華大學(xué)教授楊廣文則指出，對(duì)于高性能計(jì)算的推廣應(yīng)用，這是一個(gè)很好的開端，但是這種架構(gòu)如何在節(jié)點(diǎn)上面實(shí)現(xiàn)突破還是個(gè)問題。另外他認(rèn)為，如何應(yīng)用好也是個(gè)問題，畢竟這種架構(gòu)并不是萬能的，不可能替代一切。對(duì)于新架構(gòu)面臨的挑戰(zhàn)，楊廣文表示：“硬件有了，但是后續(xù)的工作還有很多，編程模式、編程方式還需要專業(yè)人員才能用，還需要從編程模式、環(huán)境、算法設(shè)計(jì)等方面下工夫。”

　　推動(dòng)HPC普及 用戶終受益

　　在與英特爾大打口水戰(zhàn)的間隙，nVIDIA也正“悄悄”進(jìn)行著其GPU應(yīng)用布局。前不久，nVIDIA分別與中國服務(wù)器廠商浪潮、寶德聯(lián)合推出了首款整合其GPU架構(gòu)的超級(jí)計(jì)算機(jī)——— 浪潮“桌面超級(jí)計(jì)算機(jī)”倚天和寶德PowerScale8000G。

　　眾所周知，在當(dāng)今國際金融風(fēng)暴沖擊下，用戶IT支出大幅縮減，而以服務(wù)器為代表的硬件市場(chǎng)無疑首當(dāng)其沖，基于CPU+GPU新架構(gòu)的高性能計(jì)算機(jī)的推出可謂恰逢其時(shí)。浪潮高性能服務(wù)器產(chǎn)品部總經(jīng)理劉軍告訴《中國電子報(bào)》記者，“倚天”是“浪潮高效能服務(wù)器和存儲(chǔ)技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”的重要研發(fā)成果，其峰值計(jì)算能力最高可達(dá)4萬億次/秒，相當(dāng)于40臺(tái)服務(wù)器或200臺(tái)PC的計(jì)算力，體積與普通計(jì)算機(jī)相仿，而成本只有傳統(tǒng)高性能計(jì)算系統(tǒng)的1/5，起售價(jià)僅為5萬元。寶德公司也稱，此次寶德推出的PowerScale8000G以超強(qiáng)運(yùn)算能力和低成本打造100TFlops計(jì)算中心而著稱，如該產(chǎn)品具有1928個(gè)核心、浮點(diǎn)性能達(dá)到8TFlops，打造100TFlops計(jì)算中心的成本縮減5倍，功耗降為原來的1/21。

　　無論從受經(jīng)濟(jì)形勢(shì)影響的服務(wù)器產(chǎn)業(yè)來看，還是從高性能計(jì)算本身來看，高性能計(jì)算的普及無疑是其面臨的關(guān)鍵問題，而采用新架構(gòu)的HPC(高性能計(jì)算機(jī))無疑是高性能普及的新的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。賽迪顧問計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)研究中心咨詢師劉新告訴《中國電子報(bào)》記者，傳統(tǒng)的高性能計(jì)算集群，其高昂的圖形處理成本、集群的高能耗和維護(hù)成本是影響HPC普及的主要障礙，新架構(gòu)的HPC主要在這幾個(gè)方面取得了突破。劉軍也表示，采用新架構(gòu)的HPC，兼具低成本與高性能的特點(diǎn)，在醫(yī)療成像、分子動(dòng)力學(xué)、基因比對(duì)、金融模擬、動(dòng)漫渲染、電影編輯、新型材料開發(fā)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，使得這些領(lǐng)域的用戶擁有萬億次的高性能設(shè)備成為現(xiàn)實(shí)。這對(duì)于打破高性能應(yīng)用瓶頸，提高企業(yè)創(chuàng)新能力，提高生產(chǎn)效率，將起到根本性的作用。

　　從用戶角度來看，談到桌面超級(jí)計(jì)算機(jī)和傳統(tǒng)集群系統(tǒng)的對(duì)比，中科院北京基因組研究所副所長于軍做了形象的比喻：“桌面超級(jí)計(jì)算機(jī)是集群系統(tǒng)的很好的補(bǔ)充。集群好像一列火車，給定時(shí)間和速度就把你運(yùn)到這里，所有的人員不得不擠在一起。而桌面萬億次超級(jí)計(jì)算機(jī)就好像是給每個(gè)科研人員都配備了一輛越野車，因?yàn)槊總€(gè)科學(xué)家有著自己的想法，開著越野車可以上山、可以到草原、可以到荒漠，增加了專家的自由度，可以挖掘每個(gè)層面的潛力，科研效率自然會(huì)提升。”

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　　CPU與GPU之爭的源頭

　　○ CPU篇

　　CPU為PC核心這個(gè)觀點(diǎn)由CPU巨頭Intel提出，并且其全球副總裁在其 IDF峰會(huì)上鄭重表示，其Larrabee繪圖芯片將取代目前的GPU，并且下了“三年滅亡”的最后通牒。一時(shí)間CPU和GPU之爭跳過了“纏綿”階段，直接進(jìn)入殊死搏斗。

　　○ GPU篇

　　倡導(dǎo)GPU為核心的是GPU巨頭nVIDIA，nVIDIA專門為其GPU開發(fā)了CUDA環(huán)境，其使用C語言設(shè)計(jì)開發(fā)，使GPU可以兼容標(biāo)準(zhǔn)C編程語言，我們可以將CUDA看作是在支持CUDA的nVIDIAGPU上進(jìn)行并行計(jì)算而提供了統(tǒng)一的軟硬件解決方案，這樣GPU就可以做目前只有CPU才能做得很多軟件應(yīng)用，從而取代CPU在整機(jī)中的地位。

　　GPU和CPU發(fā)展剖析

　　GPU在架構(gòu)方面和CPU有很大不同，GPU更適合簡單的并行任務(wù)處理，以nVIDIA即將發(fā)布的GT200為例，其內(nèi)部集成了240個(gè)核，可以同時(shí)并行處理數(shù)據(jù)，搭配nVIDIA為其專門開發(fā)的環(huán)境——— CUDA，使GPU可以在很多此前CPU的長項(xiàng)中取得長足的進(jìn)步，例如：軟件壓縮等GPU在CUDA環(huán)境下可以較CPU壓縮速度提升30倍以上，讓我們看到了GPU未來的應(yīng)用前景。

　　反觀CPU，雖然CUDA的出現(xiàn)對(duì)其構(gòu)成了巨大威脅，但是Intel作為當(dāng)前處理器老大，不僅擁有強(qiáng)大的生產(chǎn)能力，也擁有雄厚的研發(fā)力量，并且在2006年吸收了大量GPU研發(fā)人員，其在GPU方面也擁有很大的發(fā)展空間。CPU目前在一些需要復(fù)雜指令運(yùn)算的環(huán)境中依然擁有很大優(yōu)勢(shì)。