美國(guó)謀求重新奪回超級(jí)計(jì)算機(jī)霸主地位;

IBM終于開(kāi)始出貨其獨(dú)具風(fēng)格的Power9處理器;

英偉達(dá)的Volta GPU將成為Summit和Sierra的主力計(jì)算單元。

美國(guó)欲憑借Summit超級(jí)計(jì)算機(jī)重回世界之巔

計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的軍備競(jìng)賽對(duì)國(guó)際關(guān)系和地緣政治的影響和其它任何常規(guī)軍備競(jìng)賽一樣重要。這是一場(chǎng)關(guān)于打造出全球最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)的競(jìng)賽。擁有最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)不僅僅關(guān)乎民族自豪感，它還具備貨真價(jià)實(shí)的經(jīng)濟(jì)、政治和軍事利益。超級(jí)計(jì)算機(jī)有諸多用武之地，不僅可以用于大范圍地區(qū)的天氣預(yù)報(bào)，還可以用于核武器的建模和設(shè)計(jì)。

目前，世界上最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)是中國(guó)的神威·太湖之光，其運(yùn)算能力能夠達(dá)到驚人的93 PetaFLOPS，即每秒執(zhí)行93×10 ^ 15次浮點(diǎn)運(yùn)算。 2018年，美國(guó)計(jì)劃在田納西州的橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(ORNL)打造出超過(guò)神威·太湖之光的超級(jí)計(jì)算機(jī)。這臺(tái)名為Summit的超級(jí)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力將達(dá)到200 PetaFLOPS，同時(shí)，加利福尼亞州的勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室也正在建造一個(gè)設(shè)計(jì)上與Summit類(lèi)似的姊妹計(jì)算機(jī)Sierra。

Summit由大約4600個(gè)“節(jié)點(diǎn)”組成，這些節(jié)點(diǎn)基本上都是機(jī)架式服務(wù)器。雖然Summit的計(jì)算能力將比其前任強(qiáng)大5-10倍，但它的節(jié)點(diǎn)只有前任的1/4，而且耗電量也大大降低。

這臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)這么強(qiáng)悍，靠的是這些節(jié)點(diǎn)的特殊內(nèi)在。每個(gè)節(jié)點(diǎn)都包含一個(gè)由IBM設(shè)計(jì)的專(zhuān)用HPC(高性能計(jì)算)服務(wù)器。 該節(jié)點(diǎn)包含兩個(gè)IBM Power9處理器、六個(gè)英偉達(dá)的Tesla V100 SXM2 GPU加速器，而且整個(gè)盒子采用水冷設(shè)計(jì)，如文章頂部的硬件照片所示。該硬件最近曾在全球超算大會(huì)SC17上展出過(guò)。

IBM系統(tǒng)的獨(dú)特之處在于，每個(gè)Power9處理器都通過(guò)英偉達(dá)專(zhuān)有的高速NVLink數(shù)字接口直接與英偉達(dá)的GPU通信。 這種內(nèi)置功能是Power9獨(dú)有的，可通過(guò)NVLink 2.0實(shí)現(xiàn)100 GB/秒的吞吐能力。

在實(shí)際工作中，由這些Power9處理器協(xié)調(diào)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的計(jì)算流程，Tesla V100則負(fù)責(zé)繁重的計(jì)算工作。IBM將NVLink 2接口集成到芯片上這個(gè)設(shè)計(jì)決策表明它深諳高性能計(jì)算的發(fā)展方向。IBM并沒(méi)有抗拒越來(lái)越流行使用GPU進(jìn)行計(jì)算的趨勢(shì)，而是明智地選擇了它。

IBM終于開(kāi)始出貨其獨(dú)具一格的Power9處理器

每顆Power9處理器本身就是一臺(tái)功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)，最多可包含24個(gè)處理器內(nèi)核，每個(gè)內(nèi)核可以并行執(zhí)行四個(gè)線程，Power9支持96個(gè)線程的并行計(jì)算。此外，每顆Power9還支持48路PCIE 4.0通道和8個(gè)內(nèi)存通道。

IBM的Power處理器系列基于PowerPC RISC架構(gòu)，曾經(jīng)用在蘋(píng)果的Mac電腦上，當(dāng)蘋(píng)果公司改用英特爾的x86處理器后，IBM將重點(diǎn)放在了服務(wù)器市場(chǎng)上。

客戶(hù)早就對(duì)Power9望眼欲穿，IBM去年發(fā)布了這顆芯片，人們普遍預(yù)計(jì)IBM將在2017年年底出貨這顆芯片。根據(jù)目前得到的消息，Power9已經(jīng)應(yīng)用在Sierra和Summit上，但是IBM并沒(méi)有公布Power9全面供貨的信息，現(xiàn)在業(yè)界認(rèn)為該芯片可能于2018年初上市銷(xiāo)售。

Power9是一個(gè)龐大無(wú)比的芯片，這可能是它遲遲沒(méi)有面世的原因。 Power9現(xiàn)在采用格羅方德的14納米制程制造。它可能是格羅方德試圖在其14納米節(jié)點(diǎn)工藝上制造的最大的芯片，所以，如果產(chǎn)能和良率達(dá)不到IBM的預(yù)期，我一點(diǎn)都不會(huì)感到驚訝。同樣影響產(chǎn)能和良率的一個(gè)因素是，Power9是一顆龐大而且復(fù)雜的高性能芯片。

英偉達(dá)Volta GPU將成為Summit和Sierra的主力計(jì)算單元

Summit和Sierra都將使用相似的搭載雙Power9處理器的IBM HPC計(jì)算機(jī)，它們兩個(gè)的主要區(qū)別在于Sierra每個(gè)節(jié)點(diǎn)只有四個(gè)Tesla V100 GPU，而Summit每個(gè)節(jié)點(diǎn)包含六個(gè)Tesla V100 SXM2 GPU。雖然GPU數(shù)量更少，但是這種設(shè)計(jì)方式可以實(shí)現(xiàn)CPU和GPU之間150 GB/秒的NVLink 2通信速度，從而提高吞吐能力。

Tesla V100中的每個(gè)GV100 GPU都比Power9更加龐大，正是因?yàn)槊總€(gè)V100都需要消耗300瓦的功率，才使用了昂貴的水冷解決方案。據(jù)預(yù)計(jì)，整個(gè)Summit的的功耗為13兆瓦，而擁有4000-5000個(gè)節(jié)點(diǎn)的Sierra的功耗為11兆瓦。就所有實(shí)際應(yīng)用而言，Summit和Sierra的計(jì)算能力大小主要取決于Tesla V100 GPU的能力限制。

從美國(guó)這兩款超級(jí)計(jì)算機(jī)可以一窺英偉達(dá)V100 GPU的市場(chǎng)機(jī)會(huì)。這兩個(gè)系統(tǒng)將使用超過(guò)45,000個(gè)V100 GPU，美國(guó)能源部的一位客戶(hù)表示，每顆V100 GPU的價(jià)格在8000美元左右，這兩臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)為T(mén)esla V100貢獻(xiàn)的銷(xiāo)售額就超過(guò)了3.6億美元。

IBM和英偉達(dá)很可能會(huì)成為全球超級(jí)計(jì)算領(lǐng)域的強(qiáng)勢(shì)存在，并持續(xù)受益于永無(wú)休止的打造更快超級(jí)計(jì)算機(jī)的軍備競(jìng)賽。