國際超級計算大會（ISC13），德國萊比錫，2013 年 6 月 17 日——一套采用數萬顆英特爾處理器和協處理器構建而成的系統，剛剛在第41屆全球高性能計算機500強（TOP500）排行榜中被評為全球最強大的超級計算機。

       該系統名為“天河二號”（Milky Way 2），配備了48,000顆英特爾至強融核協處理器和32,000顆英特爾至強處理器，峰值性能可達54.9 PFLOPS（每秒54.9千萬億次浮點運算）。與2012年11月發布的上一屆TOP500排行榜中排名第一名的系統相比，其性能提升達兩倍以上。這也是自1997年以來第一款登頂TOP500榜單的、完全基于英特爾技術的系統。

       英特爾(中國)有限公司服務器平臺產品經理張振宇，于近日在北京為我們分享了英特爾在推動超級計算機不斷發展的成就，同時還介紹了英特爾面向未來的下一代高性能計算技術。

       高性能計算HPC已經成為當前各國和各個行業發展的重要驅動力。政府教育公益、科研和商業領域也都通過創新HPC技術來滿足時代發展的需要。作為不斷創新通過先進技術和未來發展愿景來引領業界發展的英特爾公司來說，提出2015年100PF（百億億次），旨在打造提升競爭力、可編程、能保持連續性和具有高度可靠性的超級計算機系統。

       根據IDC數據（資料來源：IDC：全球技術計算服務器 2013–2017 年預測）全球高性能計算（HPC）服務器市場的年收入預計將于未來四年增長36%，從110億美元增至150億美元。各個行業和領域對快速計算、模擬和制定更明智決策的需求持續推動著超級計算機的快速發展。 超級計算機現在被用于提高天氣預報的準確性、幫助探索更高效的能源、研究疾病的治愈方法、對人類基因組進行測序及大數據分析等工作。

       對此，張振宇還舉了一個“從愿景到現實，不需要物理原型設計”的例子。奧迪公司為了繼續引領汽車設計發展，它急需一種全新的虛擬設計方法。通過與英特爾和AutoDesk公司合作，可以一次采用實時預測渲染技術在高仿真可視狀態下觀察和測試汽車的設計，從而幫助奧迪公司節省昂貴的原型設計制造環節，降低生產和開發成本。

英特爾助力打造全球最強超級計算機

       對此，英特爾還將一如既往地在處理器（Xeon）、協處理器（Xeon Phi）、網絡通信（下一代互聯、以太網芯片等）和軟件（企業版Lustre軟件）等方面全面推進，為實現百億億次計算而添磚加瓦。

       在張振宇看來，當前很多“異構已停滯不前”，未來的高性能計算領域將會重新定義計算模式--微異構的規?；?。微異構是指在某種單一編程模式下的異構系統。比如在英特爾至強融合（MIC眾核架構）平臺上，能夠實現類似GPU計算功能但卻能與CPU互通，實現以CPU為基礎架構的開發、移植、性能調優等各種應用。這種微架構體系的益處很明顯，一方面提升工業效率，另一方面可以提升計算性能。

       英特爾公司還于今天宣布推出五款全新產品，以擴展其現有的英特爾至強融核協處理器產品組合。這五款產品分別為面向最高性能和最多內存應用的至強融核7100系列（7120P和7120X）、注重性能和價值均衡的至強融核3100系列（3120P和3120A）以及針對高密度形態規格的至強融核5100系列（5120D）。

全新五款至強融核協處理器（第一代）（來源：intel）

       這五款至強融核全新產品都帶來了更廣泛的性能、內存容量、能效和外形選擇。在這些產品中，至強融核協處理器7100 產品家族具備最佳性能和最高級別的特性，包括集成了61個時鐘速度為1.23GHz的內核、擁有16 GB的內存容量支持（比此前加速器或協處理器支持的內存容量提高一倍）和超過1.2 TFlops的雙精度浮點計算性能。3100產品家族被設計用于提供出色的性價比優勢。該產品家族集成了57 個時鐘速度為 1.1 GHz的內核，可提供1 TFlops的雙精度性能。 5120D則是在原有的5100系列中新增的一款針對高密度環境并進行優化的產品，它能夠以小型主板的形態支持插座直連，構成類似刀片的系統。

       此外，張振宇還透露了其第二代英特至強融核產品的詳細信息，該產品將進一步增強其在超級計算領域的能力。這個代號為“Knights Landing”的下一代英特爾集成眾核架構產品將能夠作為協處理器或主處理器（CPU）提供，并將采用包含第二代3-D三柵極晶體管技術的英特爾14 納米制程工藝進行生產。

英特爾下一代至強融核協處理器“Knights Landing”特性（來源：intel）

       作為基于PCIe板卡的協處理器時，“Knights Landing”將處理由系統內英特爾至強處理器遷移出的工作負載（Offload Workloads），并為現有協處理器的用戶提供升級路徑。然而，當它作為主處理器直接安裝于主板插座中時，它將發揮出CPU的作用，大幅提升計算密度和每瓦性能，同時肩負起主處理器和專用協處理器的所有職責。當它被用作CPU時，會與現有的加速器相似，能夠消除通過PCIe傳輸數據的編程復雜性。

       為了進一步提升處理高性能計算工作負載的性能，英特爾將在所有“Knights Landing”產品中引入可集成在其封裝內的內存，以大幅提高其內存帶寬。這將改善目前存在的內存帶寬瓶頸問題，讓用戶能夠充分利用所有可用的計算力。

       由中國廣州國家超級計算中心構建的“天河二號”超級計算機，配備了32,000顆即將發布的、基于Ivy Bridge微架構的12核英特爾至強處理器E5-2600 v2， 以及48,000顆英特爾至強融核協處理器，系統總功率為17.8兆瓦。

       在最新的全球高性能計算機500強排行榜中，它不僅性能最強，還是能效最高的系統之一。該系統采用“微異構架構”（Neo-heterogeneous architecture），即具有多種類型、可提供計算力的硬件架構，但卻由通用編程模型予以支持，以簡化開發和優化過程。這一優勢是傳統異構架構（使用CPU與GPU加速器的組合）所無法實現的。

英特爾（中國）有限公司服務器平臺產品經理 張振宇（范正海 攝）

       該系統的出眾性能和能效表現得益于其使用了即將發布的、基于英特爾領先的22nm制程工藝的英特爾至強處理器E5-2600 v2產品系列。作為英特爾支持超級計算機用戶的“先期供貨（early ship）”計劃的一部分，這款處理器除被用于“天河二號”外，同時還被用于最新全球高性能計算機500強榜單上來自Bull的另外兩套系統，它們分別為在榜單上排名第54位，擁有每秒557萬億次浮點計算性能的系統和在榜單上排名第330位，擁有每秒140萬億次浮點計算性能的系統。這一新款處理器將于下季度正式供應，它可集成多達12個核心、時鐘頻率最高達2.7GHz，能夠為每個處理器插座提供259 GFLOPS（每秒2,590億次浮點計算）的性能，相比上一代產品提升了56％。

“天河二號”（Milky Way 2）超級計算機

“天河二號”超級計算機

“天河二號”超級計算機

“天河二號”超級計算機

“天河二號”超級計算機

       在第41屆全球高性能計算機 500 強排行榜中，超過80％（403套系統）的上榜系統采用了英特爾處理器。在該榜單的所有新晉系統中，則有超過98％的系統采用了英特爾處理器。該榜單中還有11套系統配備了英特爾至強融核協處理器，其中包括性能級別達每秒千萬億次浮點計算的系統，如峰值性能達54.9 PFLOPS（每秒54.9千萬億次浮點計算）的“天河二號”系統和峰值性能為8.5 PFLOPS（每秒8.5千萬億次浮點計算）的“Stampede”系統。

責編點評：

       TOP500新一屆榜單發布，中國超算機“天河二號”問鼎冠軍，其中英特爾至強融核協處理器成為關注熱點，英特爾如何推動超算發展，面向未來的下一代高性能計算技術值得關注。

（文章來源：中關村在線）