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英特尔高性能计算技术助力中国科研教育网格二期建设

时间:08-23 来源: 点击:

就曾特意将网格计算列为"英特尔大学合作计划"在国内的重点合作领域之一,不但通过研究资助及提供适当的软件平台,直接参与了CGSP平台的开发和改进,还与ChinaGrid一期建设时间同步,即从2003年初至2005年底累计为16所国内高校的20个与网格相关的研究项目提供了资助。

此外,英特尔还通过资助课程开发和引进国外先进课程等方式,帮助国内高校开发了与网格和高性能计算相关的课程课件;通过赞助和协办全国性高性能计算技术竞赛,如英特尔高性能计算应用与优化大赛,带动了网格和高性能计算技术相关人才的培养;通过举办网格与高性能计算学术研讨会,特别是邀请公司内部来自全球各地的高级技术专家来中国分享经验和最新技术进展,迅速提升了国内高校对网格和高性能计算技术的研究和应用水平。

ChinaGrid二期与百亿亿次时代

既往持续、倾力的支持让英特尔公司在ChinaGrid的发展历程上留下了浓墨重彩的一笔,而面对ChinaGrid第二期的建设,英特尔则认识到了更为艰巨的挑战,因为在2011年-2020年这一个新的十年期,高性能计算在现实应用需求激增的推动下,必将出现更为快速的发展,以应对那些对性能要求更为苛刻的应用,包括管理互联网共享数据的爆炸性增长、寻求应对气候变化的解决方案、管理不断增加的自然资源(如石油和天然气)开采成本等。高校和科研机构用于科研工作的科学计算类应用本来就是此前最消耗高性能计算资源的一类应用,在未来十年来自它们的性能需求压力只会更加水涨船高。

面对这些挑战,英特尔和很多合作伙伴都意识到了将高性能计算推向百亿亿次时代的紧迫性和必要性。所谓百亿亿次,就是指高性能计算机要实现每秒百亿亿次浮点计算(ExaFLOP/s)的性能水平,这相当于目前全球最快高性能计算机性能的百倍之多,英特尔希望在2011年-2020年这个十年期的末期实现这一目标。据英特尔预测: 2015年时,全球高性能计算机500强(TOP500)排行榜上排名第一的系统在性能上将有望达到每秒十亿亿次浮点计算,2018年时,它将越过每秒百亿亿次浮点计算的标杆,而到2011-2020这个十年期的末期时,地球上最快的计算机的性能则有望超过每秒4百亿亿次浮点计算。如此强大的计算能力,将为所有高性能计算应用的计算效率和精细度带来革命性的提升,从而使包括科学研究、石油勘探、新能源开发、工业设计、气象和自然灾害预测以及金融计算等在内的、需要使用强大计算力解决极为复杂问题的相关领域获得极大收益。

制胜百亿亿次计算时代的利器

遥望百亿亿次时代,可以说人们想象的应用场景越美妙,它们实现起来的难度就越高。而在所有挑战中,最首要的就是如何在可接受的能源消耗状况下实现这一性能目标。举例来说,今天中国最快的超级计算机--天河一号A(Tianhe-1A)如果要实现每秒百亿亿次浮点计算性能,就需要消耗1.6GW的电能,这相当于200万个普通家庭的用电量,因此会带来巨大的能效挑战。

面对这个难题,英特尔给出的创新方向是进一步提升现有处理器的性能和能效,并辅以专门针对高度并行计算应用开发和优化的创新计算技术。前者对于未来一段时间内的高性能计算需求,包括ChinaGrid二期建设的前期阶段是非常有意义的。英特尔将在这一阶段坚持提供不断优化的处理器平台。例如英特尔目前主打双路服务器(可用于构建高性能计算集群)和多路服务器(有助于实现超级节点)的至强® 5600处理器和至强® E7处理器分别比各自的上一代产品实现了高达60%和40%的性能提升,是各自市场领域中最具性能实力的产品,在这两款处理器之后,即将问世的新一代双路服务器平台--至强® E5处理器平台(代号为Romley)也将凭借全新Sandy Bridge微架构(支持高度弹性化的多核架构设计以及针对并行计算优化AVX高级矢量扩展指令集)、对于磁盘阵列和SAS先进存储技术以及板载万兆网卡的支持,为高性能计算系统的计算、存储和网络层面的性能和功能均带来显著提升。

在处理器平台不断更新升级的同时,如果仅使用通用处理器来提升性能面对的功耗挑战越来越大,英特尔制胜百亿亿次计算时代的另一利器--针对高度并行计算任务开发的英特尔® 集成众核(Intel® Many Integrated Core,Intel MIC)架构就将发挥重要作用。

与其他IT厂商提供的类似产品或解决方案相比,英特尔® 集成众核(MIC)架构最强的优势就是基于已被业界广泛接受和应用的英特尔架构,因此其相关应用的开发和优化也沿用了用户们熟悉的编程模型和编程环境,这使得用户可以利用英特尔软件开发和优化工作的特别版本,在非常短的时间内将其现有的、运行在英特尔架构处理器平台上的高性能计算应用迁移到基于英特尔® 集成众核架构的产品上运行,并通过简单的优化就能获得可观的性能提升,而这将为用户带来的应用性能迅速增长和既往软件投资得以保全的双重收益。

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