神威太湖之光性能的10倍？日本超算哪来的自信

在神威太湖之光和天河2号相继夺得TOP500第一名的情况下，日本富士通宣称要建造计算性能是神威太湖之光10倍的超算--Post-K，而且日本富士通还联合ARM为新超算开发处理器。把时间往回拨5年，日本京（K）也曾占据TOP500榜首。在联合ARM解决了处理器的问题后，日本就能建成1000P超算么？

从K到Post-K

其实，日本超算也曾经辉煌过，在2011年日本超算京（K）曾经为例TOP500第一。日本超算"京"采用的处理器是富士通和甲骨文联合研制的Sparc64-VIIIfx，Sparc64-VIIIfx是一款八核心处理器，主频2.0GHz，峰值浮点性能128GFlops，Linpack测试的最大计算性能达到了10.51PFlops，也就是约为神威太湖之光的九分之一，虽然在现在来说，这个成绩已经比较一般了，但在2011年时候，还是称雄一时的，位列TOP500榜首。

此外，在看重内存带宽和延迟的Graph500上，至今都有不俗的表现--2016年7月，在Graph500排行榜上，京连续第三次夺得冠军，基准测试得分为38621GTEPS，排名第二的是中国的神威太湖之光，成绩为23756GTEPS。Graph500对全系统的内存带宽和内存延迟有很高的要求，而计算能力本身已经不影响测试结果了，这种测试偏向于访存密集型运算，在大数据分析以及大规模图表分析等场景下比较有意义。对于像神威太湖之光这样专门针对特殊领域开发的超算，更加侧重于Linpack性能，而在大规模图表广度优先搜索方面非其所长，也不是神威太湖之光的主要应用方向。

由于在财力上投入严重不足，日本在京之后，一直没能拿出值得称道的作品。不过，也许是受了神威太湖之光的刺激，或是其他什么原因，不久前，日本富士通发布PPT，要建设1000P超算，1000P超算是什么概念呢？神威太湖之光是100P超算，也就是说，Post-K的性能将会是神威太湖之光的10倍。

联合ARM弥补处理器的不足

近年来，异构超算已经是大势所趋，什么是异构超算呢？异构计算就是用不同的计算单元组成系统的计算方式，简单的公式可以表示为"CPU+XXX"，在超算上已经广泛采用，比如天河2号就是CPU+众核加速器，天河2A就是CPU+GPDSP，美国超算泰坦就是CPU+GPGPU。从中可以看出，在异构超算已经是大势所趋，而且能够取得更高的性能的情况下，要建设性能强悍的超算，如果没有高性能的加速器显然是不切实际的--众所周知，神威太湖之光之所以能够取得100P的性能，很大程度上得益于申威26010处理器的强悍性能。目前，日本富士通的京是一款同构超算，采用了Sparc64-VIIIfx处理器，在没有自己的众和处理器做加速器的情况下，日本富士通联合ARM开发加速器也就理所当然了。

可能有人会疑惑了，ARM不是做手机、平板用的SOC么，怎么还能做超算？虽然ARM一直在嵌入式芯片上深耕，但也一直试图进入低功耗服务器市场，虽然在Intel至强D的阻击下斩获有限，但确实给那些多年来苦于Intel的厂商另外一个选择。

在几个月前，ARM还发布了矢量扩展架构（SVE）--矢量扩展架构可以提升向量，这意味着可以提升并行度。而向量既有定点也有浮点，面向的是大型数据处理的需要。虽然对于服务器和超算而言，光靠向量还是不行的，但却比没有矢量扩展架构要强。而这次富士通联合ARM，显然是为了解决超算处理器的问题，而且和申威26010和Intel的KNL一样，富士通联合ARM开发的处理器很可能也会是一款众核处理器。

超算的核心技术并不只有CPU

即便有了强悍的处理器，就能轻而易举地建成世界第一的超算么？其实，事情远远不止这么简单。

社会上一直有一种流言，就是只要有足够多、性能足够强的处理器，就能做出世界第一的超算。但实际上，这种观点是非常值得商榷的。超算是一个系统，而并非是处理器的堆砌。

超算系统可以分为软件系统和硬件系统两部分。超级计算机硬件系统主要由运算系统、互连系统、存储系统、维护监控系统、电源系统、冷却系统和结构组装设计等部分组成。运算系统负责逻辑复杂的调度和串行任务，以及并行度高的任务。互连网络将所有计算节点连接起来，使其成为一个整体。存储系统负责数据交换和储存。维护监控系统保障超算不死机、不出错。电源系统包装能源供应。冷却系统帮助超算降温。结构组装设计是将上述系统装载到一起，在保障性能的基础上，实现机柜体积最小。超级计算机软件系统主要包括操作系统、编译系统、并行程序开发环境、科学计算可视化系统等重要组成部分。

由此可见，运算系统、存储系统、互联系统、操作系统、基础库、应用软件等都是超算的重要组成部分，将CPU等同于超算的全部技术的说法显然是非常不科