轉(zhuǎn)自新智元 ( 微信號(hào) : AI_era )       作者 : 胡祥杰

      根據(jù)新華社的報(bào)道，新一期全球超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)榜單19日公布，中國(guó)“神威·太湖之光”和“天河二號(hào)”第三次攜手奪得前兩名，美國(guó)20年來(lái)首次無(wú)緣前三。神威·太湖之光繼2016年兩次登頂后，再次位列世界第一，成功拿下三連冠。
      值得一提的是，今年的第三名是來(lái)自瑞士國(guó)家超算中心升級(jí)版的Piz Daint，上升了5位。
      2017年Top 500 世界超算前10名

 

      TOP500是針對(duì)全球已知最強(qiáng)大的電腦系統(tǒng)做出排名與詳細(xì)介紹。此項(xiàng)目始于1993年并且一年出版兩次最新的超級(jí)計(jì)算機(jī)排名列表。每年的第
一次排名公布總是在六月份的國(guó)際超級(jí)計(jì)算機(jī)會(huì)議上，而第二次排名公布則是在十一月份的超級(jí)計(jì)算會(huì)議上。此項(xiàng)目主旨在提供一個(gè)可靠的基礎(chǔ)去追蹤與偵測(cè)高性能計(jì)算的趨勢(shì)。
      TOP500榜單由德國(guó)曼海姆大學(xué)的Hans Meuer、美國(guó)田納西大學(xué)諾克斯維爾分校的Jack Dongarra以及美國(guó)勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的Erich Strohmaier與Horst Simon等人共同匯編。
      “神威·太湖之光”是世界上首臺(tái)峰值運(yùn)算性能超過(guò)每秒十億億次浮點(diǎn)運(yùn)算能力的超級(jí)計(jì)算機(jī)。該系統(tǒng)是我國(guó)“十二五”期間“863計(jì)劃”的重大科研成果，由國(guó)家并行計(jì)算機(jī)工程技術(shù)研究中心研制，運(yùn)算系統(tǒng)全面采用了由國(guó)家高性能集成電路設(shè)計(jì)中心通過(guò)自主核心技術(shù)研制的國(guó)產(chǎn)“申威26010”眾核處理器。
      “神威·太湖之光”也是我國(guó)第一臺(tái)全部采用國(guó)產(chǎn)處理器構(gòu)建的世界排名第一的超級(jí)計(jì)算機(jī)。
      此外，2016年年底，被稱為“高性能計(jì)算領(lǐng)域的諾貝爾獎(jiǎng)”的“戈登·貝爾”獎(jiǎng)公布獲獎(jiǎng)名單，依托于“神威·太湖之光”的強(qiáng)大計(jì)算能力，中國(guó)有3項(xiàng)應(yīng)用入圍最終提名，總的提名項(xiàng)目是6項(xiàng)。

      2017年6月18日，新智元有幸走進(jìn)國(guó)家超級(jí)計(jì)算無(wú)錫中心，近距離接觸世界最快超級(jí)計(jì)算機(jī)“神威·太湖之光 ”。
      新智元專訪超算技術(shù)專家：神威·太湖之光憑什么能連奪世界第一
      “神威·太湖之光”為什么能雄踞超級(jí)計(jì)算機(jī)全球榜單的第一名？新智元在國(guó)家超級(jí)計(jì)算無(wú)錫中心采訪到超算技術(shù)專家。
      這位全程參與“神威·太湖之光”的專家對(duì)新智元說(shuō)，主要原因是：“神威·太湖之光”芯片的計(jì)算能力以及節(jié)電節(jié)能的水平，都是可以跟國(guó)際上最新的芯片相比的。他說(shuō)：“這在以前是我們中國(guó)是想都不敢想的，‘神威’ 芯片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有獨(dú)創(chuàng)性”。
      具體說(shuō)來(lái)，國(guó)際上的GPU等芯片，過(guò)去都是采用插卡的形式，這樣的芯片設(shè)計(jì)會(huì)造成幾個(gè)問(wèn)題：第一，組裝規(guī)模大，費(fèi)電；第二，PCE作為通信接口，造成瓶頸。太湖之光把運(yùn)算控制核心與運(yùn)算核心做在一個(gè)芯片內(nèi)，這樣就把這兩個(gè)問(wèn)題都解決了。
      “在國(guó)際上，現(xiàn)在英特爾可能也正在推出類似芯片，這一點(diǎn)上我們是走在前面的”，超算專家說(shuō)。
      據(jù)介紹，“神威”的強(qiáng)大，還有一個(gè)原因是得益于國(guó)產(chǎn)的自主指令機(jī)，通過(guò)多年的積累，他們已經(jīng)構(gòu)建了從編譯器、操作系統(tǒng)、開(kāi)發(fā)環(huán)境到應(yīng)用平臺(tái)的較為完善的軟件生態(tài)鏈。而且有針對(duì)硬件做性能的優(yōu)化，確保性能的發(fā)揮，節(jié)能水平的利用。
      全方面近距離接觸太湖之光：010的神話

      從整體上看，“神威·太湖之光”在機(jī)房中的排列呈“010”的樣式，這也正是計(jì)算機(jī)的語(yǔ)言。國(guó)家超算無(wú)錫中心的工作人員向新智元介紹說(shuō)，“神威·太湖之光”總共有48個(gè)機(jī)柜，左右兩邊各20個(gè)，中間 8個(gè)。其中，每一個(gè)機(jī)柜有 1024個(gè)CPU，采用眾核架構(gòu)，每個(gè)CPU有四個(gè)主核，每個(gè)主核帶有64個(gè)從核。主核負(fù)責(zé)分發(fā)任務(wù)，從核負(fù)責(zé)加速，“等于把CPU和GPU做在一起了”。

      新智元在機(jī)房?jī)?nèi)感受到，機(jī)器發(fā)出的噪音并不大，只有整齊規(guī)律的一點(diǎn)聲響，并且整體溫度控制得很好，比機(jī)房外開(kāi)著空調(diào)的會(huì)議室還要涼快。
      相關(guān)負(fù)責(zé)人對(duì)新智元介紹說(shuō)，整個(gè)“神威·太湖之光”每天消耗的電量是40萬(wàn)度，需花費(fèi)20萬(wàn)人民幣，一年下來(lái)電費(fèi)成本在5000到6000萬(wàn)之間。

      “神威·太湖之光”全面采用了自主研制的中國(guó)芯——“申威26010”眾核處理器，這是一款具有獨(dú)特性的處理器，它采用了片上融合的異構(gòu)眾核體系結(jié)構(gòu)，以及具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的指令集和完整的配套軟件生態(tài)系統(tǒng)。這種獨(dú)特性的體系結(jié)構(gòu)在5平方厘米的方寸之間集成了260個(gè)運(yùn)算核心，數(shù)十億晶體管，達(dá)到了每秒3萬(wàn)億次計(jì)算能力，單芯片計(jì)算能力相當(dāng)于3臺(tái)2000年全球排名第一的超級(jí)計(jì)算機(jī)足以比肩當(dāng)前超級(jí)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域最先進(jìn)的處理器。
      每秒10億次，這是一種怎樣的運(yùn)算能力？這意味著神威·太湖之光的計(jì)算能力200萬(wàn)臺(tái)目前主流性能電腦的計(jì)算能力。神威·太湖之光在體系結(jié)構(gòu)、高速互聯(lián)、系統(tǒng)軟件等關(guān)鍵技術(shù)上都實(shí)現(xiàn)了前所未有的創(chuàng)新和突破，帶來(lái)了性能的跨越式發(fā)展。神威系列作為我國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)國(guó)產(chǎn)化的主要推動(dòng)者，以12.5436億億次的峰值性能和9.3015億億次的持續(xù)性能，站上了超級(jí)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的世界巔峰。
      決戰(zhàn)E級(jí)計(jì)算，國(guó)內(nèi)外競(jìng)爭(zhēng)呈白熱化
      6月17日，根據(jù)《華爾街日?qǐng)?bào)》的報(bào)道，美國(guó)能源部（DoE）及與其合作的 6 家硬件供應(yīng)商將得到近 5 億美元的資金，致力于研究、開(kāi)發(fā)和部署 E 級(jí)（百億億次）計(jì)算項(xiàng)目。
      據(jù)報(bào)道，美國(guó)能源部計(jì)劃至少交付兩個(gè)系統(tǒng)——2021年至少有1 個(gè)，之后或許還有兩個(gè)或更多。 《華爾街日?qǐng)?bào)》的新聞中直接將美國(guó)相關(guān)部門的這一舉動(dòng)描述為與中國(guó)爭(zhēng)奪超算世界霸主地位的重要措施。
      新智元在無(wú)錫也就中國(guó)超算接下來(lái)幾年的發(fā)展請(qǐng)教了相關(guān)負(fù)責(zé)人。據(jù)介紹，我國(guó)的計(jì)劃是在2020年交付第一臺(tái)E級(jí)超級(jí)計(jì)算機(jī)，目前由科技部在支持這一項(xiàng)目，有三個(gè)團(tuán)隊(duì)在同時(shí)開(kāi)展研究——神威、天河和曙光，但是明年會(huì)最終決定由1-2 團(tuán)隊(duì)來(lái)研發(fā)。據(jù)悉，國(guó)家對(duì)這一項(xiàng)目的投入超過(guò)30億。
      該負(fù)責(zé)人表示，我們認(rèn)為，百億億級(jí)還有很大的難點(diǎn)，因?yàn)椴皇呛?jiǎn)單的堆砌就能完成的。不過(guò)，雖然有很大難點(diǎn)，但是，從太湖之光成功經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，他們對(duì)于百億億級(jí)還是很有信心的。
      談到神威的優(yōu)勢(shì)，相關(guān)技術(shù)人員在向新智元介紹時(shí)提到，去年發(fā)布 Top 100 榜單時(shí)，排在第一名的“神威”運(yùn)算能力遙遙領(lǐng)先，超過(guò)2-5名的總和。這種優(yōu)勢(shì)也將有利于神威的研發(fā)團(tuán)隊(duì)角逐E級(jí)超算。

      神威+AI：神威深度算法庫(kù)swDNN
      “神威·太湖之光”計(jì)算機(jī)系統(tǒng)面向工業(yè)設(shè)計(jì)、地球科學(xué)、天氣氣候、天文宇宙、航空航天、材料科學(xué)、生物醫(yī)藥、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和深度學(xué)習(xí)等領(lǐng)域提供計(jì)算和技術(shù)支持服務(wù)。

      據(jù)介紹，神威深度算法庫(kù)swDNN，基于申威異構(gòu)眾合處理器開(kāi)發(fā)的神威深度學(xué)習(xí)算法庫(kù)swDNN，可將“神威·太湖之光”發(fā)揮至60%的計(jì)算效率，充分發(fā)揮了“神威·太湖之光”在應(yīng)用上的計(jì)算支撐作用，將極大的推動(dòng)深度學(xué)習(xí)應(yīng)用的快速發(fā)展。
      該算法庫(kù)由清華大學(xué)的相關(guān)團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)和運(yùn)維。

      “神威·太湖之光”目前已經(jīng)在多個(gè)課題上得到應(yīng)用。
      5 張圖看懂“神威”芯：申威26010





      ISC上神威技術(shù)專家向世界介紹中國(guó)技術(shù)
      國(guó)家超級(jí)計(jì)算無(wú)錫中心副主任付昊桓將在本屆的ISC上發(fā)表演講。介紹神威超級(jí)計(jì)算機(jī)。

      摘要
      神威·太湖之光超級(jí)計(jì)算機(jī)是世界上第一個(gè)具有超過(guò) 100 PFlops 峰值性能的系統(tǒng)，以及超過(guò)1000萬(wàn)個(gè)處理器核的并行規(guī)模。與其他現(xiàn)有的異構(gòu)式超級(jí)計(jì)算機(jī)（包括CPU處理器和PCle連接的多核加速器，例如NVIDIA GPU或Intel MIC）不同，太湖之光的計(jì)算能力由中國(guó)江南計(jì)算所開(kāi)發(fā)的SW26010 CPU提供，該處理器包含MPE（management processing elements，管理處理組件）和CPE（computing processing elements，運(yùn)算處理組件）。這個(gè)演講將報(bào)告我們將超過(guò)1000萬(wàn)個(gè)處理器核的計(jì)算資源用在傳統(tǒng)科學(xué)模擬應(yīng)用（氣候模擬，地震模擬，n體，CFD等），以及大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用（遙感數(shù)據(jù)處理，基于神威的深度學(xué)習(xí)框架等）中的最新進(jìn)步?；诖?，我們將嘗試提出將新算法或現(xiàn)有軟件映射到神威·太湖之光超級(jí)計(jì)算機(jī)上的主要挑戰(zhàn)，以及該超算的主要優(yōu)勢(shì)。

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