資料圖：超級(jí)計(jì)算機(jī)本身的計(jì)算和冷卻需要巨大的能源支撐，現(xiàn)有的技術(shù)打造艾級(jí)超算耗能將更高，或需要一個(gè)發(fā)電站對(duì)其供能。
【環(huán)球軍事報(bào)道】IT領(lǐng)域的摩爾定律認(rèn)為，計(jì)算機(jī)性能每18個(gè)月就將提升一倍。中國(guó)“天河二號(hào)”超級(jí)計(jì)算機(jī)在世界超級(jí)計(jì)算機(jī)排行榜上連續(xù)3次奪得冠軍，固然值得慶賀，但另一方面也顯示，超級(jí)計(jì)算機(jī)的技術(shù)陷入瓶頸狀態(tài)。
張?jiān)迫榻B說(shuō)，以往超級(jí)計(jì)算機(jī)通過(guò)增加處理器數(shù)量就能不斷提高性能。但美國(guó)勞倫斯·伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的豪斯·費(fèi)姆尼教授認(rèn)為，最近幾年超算技術(shù)上的發(fā)展，都不足以突破艾級(jí)超算的障礙。原來(lái)認(rèn)為2018年就能實(shí)現(xiàn)1000P級(jí)別的超算，現(xiàn)在推遲到2020年，甚至2022年都無(wú)法實(shí)現(xiàn)。
超算發(fā)展目前面臨的挑戰(zhàn)首先是功耗控制難。目前的集成水平和此前相比并沒(méi)有根本性改善，以現(xiàn)有技術(shù)，艾級(jí)超級(jí)計(jì)算機(jī)的功耗會(huì)超過(guò)20兆瓦，建造費(fèi)用將超過(guò)2億美元，這將帶來(lái)一系列技術(shù)和運(yùn)營(yíng)問(wèn)題。例如“天河二號(hào)”一年僅電費(fèi)就要1億元人民幣，全速運(yùn)算的話，電費(fèi)更高達(dá)1.5個(gè)億。如果還是按照老思路，依靠增加規(guī)模制造出的艾級(jí)超算，功耗可能會(huì)達(dá)到50-100兆瓦，這需要有一個(gè)專門的核電站來(lái)給它供電，這樣的超算顯然沒(méi)有實(shí)用價(jià)值。同時(shí)這樣密集排列的大功率處理器，也會(huì)帶來(lái)無(wú)法解決的散熱問(wèn)題。因此國(guó)際上公認(rèn)的艾級(jí)超算標(biāo)準(zhǔn)是，功耗必須控制在20兆瓦內(nèi)，這就要求在制造工藝上有革命性突破。
其次是可靠性問(wèn)題，將來(lái)超級(jí)計(jì)算機(jī)并發(fā)部件將超過(guò)10億，以現(xiàn)在的故障率，平均每過(guò)10-20分鐘系統(tǒng)就會(huì)報(bào)一次硬件錯(cuò)誤，而每次處理錯(cuò)誤需要半個(gè)小時(shí)。這顯然也是無(wú)法容忍的。
第三，超算還面臨數(shù)據(jù)的訪問(wèn)速度限制。現(xiàn)在超級(jí)計(jì)算機(jī)運(yùn)行的速度越來(lái)越快，但現(xiàn)有存儲(chǔ)器讀取數(shù)據(jù)的速度卻已無(wú)法跟上需求，也成為超級(jí)計(jì)算機(jī)性能提升的瓶頸。因此美國(guó)也有一批教授認(rèn)為應(yīng)該反思超算的發(fā)展方向，改變追求峰值運(yùn)算速度的模式，而注重實(shí)用價(jià)值。例如放棄通用型超算，而是根據(jù)實(shí)際需求定制超算。
第四，超算要取得更長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展需要解決架構(gòu)難題。王恩東認(rèn)為，如何開(kāi)發(fā)更加創(chuàng)新的系統(tǒng)架構(gòu)從而突破性能瓶頸，使超算性能從千萬(wàn)億次上升到百億億次，這是全球超級(jí)計(jì)算機(jī)專家都關(guān)心的話題之一。去年在上海交通大學(xué)上線運(yùn)行的中國(guó)高校第一超級(jí)計(jì)算機(jī)就使用了浪潮和上海交大共同開(kāi)發(fā)的CPU+GPU+MIC的創(chuàng)新技術(shù)架構(gòu)，目前這種架構(gòu)被普遍認(rèn)為是突破P級(jí)到艾級(jí)最有可能的方法。(劉 揚(yáng))
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