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超級計算如何突破摩爾定律?

責任編輯:editor004

作者:機器之心 Synced

2016-01-06 11:33:28

摘自:百度百家

來自美國桑迪亞國家實驗室先進設備技術部的計算機工程師 Erik DeBenedictis 是 IEEE重啟計算計劃(Rebooting Computing initiative)與國際半導體技術藍圖 (ITRS) 的成員

來自美國桑迪亞國家實驗室先進設備技術部的計算機工程師 Erik DeBenedictis 是 IEEE重啟計算計劃(Rebooting Computing initiative)與國際半導體技術藍圖 (ITRS) 的成員,致力于為計算和超級計算的未來鋪就道路。

2015年11月15號到20號在德克薩斯州奧斯汀市舉行的國際高性能計算、網絡、存儲及分析大會(SC15, International Conference for High Performance Computing, Networking, Storage and Analysis)上,在名為「超越摩爾定律」的分會上, DeBenedictis 提到了幾個未來超算的可行方向:毫伏開關(the millivolt switch), 3D集成技術(3-D integration),專門化架構 (specialized architecture)。

下面是精簡和編輯后的采訪內容:

IEEE Spectrum: 「超越摩爾定律」會議討論了三個可能用在10的18次方級的超算的技術領域,分別是毫伏開關、 3D集成技術和專門化架構 ,其中哪個技術與會者最感興趣呢?

Erik DeBenedictis:我認為,與會者完全明白存在的問題是什么。他們意識到,如果這些領域都能實現的話,它們都會是理想的選擇。特別要提的是,我們并不知道毫伏開關 什么時候能實現。有一小部分人認為:「我只對其中的某一個方向感興趣。」而其他人很多都是超算的直接用戶。他們都在找尋超算的未來。我認為我們至少已經說服他們充分關注所有的可能性。

在討論過程中,我們統計了一下誰對哪些技術領域感興趣。結果基本上平分秋色。但是,還是很多人對所有三個方向都感興趣。

IEEE Spectrum: 在會上,你有沒有聽到什么對于超算未來的新想法?

Erik DeBenedictis: 我發現一件事,就是很多人在門外進不來。比如,我們有的房間只能容納40人但是卻有大約80人想進來聽報告。我記得當時,房間已經坐滿了人,其他的朋友只能在門外探個腦袋往里面伸。我想這些事實告訴我們,這個領域是很有意思的。我們今后應該擴大會議的規模。

IEEE Spectrum: 讓人有點意外的是大會里沒有太多其它分會是關于超算的未來。

Erik DeBenedictis: 穿過大廳,有一個小組討論的是未來的超算技術。其中包括了量子計算和類腦計算(neuromorphic computing)。這個討論會所在的房間也是只能站著的。估計參加他們這個討論的人是我們的五倍。那個房間整個被他們填滿了。

現在,讓我感到有點意外的是那個小組討論本質上很不一樣。我們小組所討論的東西所帶來的超算,可以被他們實際用在目前得以應用中。然而,量子計算和類腦計算都不能取代當前的大多數超算應用。

IEEE Spectrum: 面對超算的未來,你下一步的計劃是什么?

Erik DeBenedictis:超算業界的興趣點是整個計算產業的子集。從某些方面來說,超算面臨的壓力會變得越來越大,因為近年來,他們將對邏輯部分(如浮點邏輯)的使用和需求拉得非常高了。在達到物理極限之前,能改進的空間很小。

政府部門(比如美國國家戰略計算計劃)正越來越關注利用類腦計算進行的數據分析和學習技術。由于這些領域在過去所受的關注較少,所以能比較輕松出成果;用較少的投入獲得更多的技術。這就是IEEE重啟計算計劃的工作重點。但是,我們也會繼續支持超算。因為需求總是存在的,但是它們的需求潛力目前比較小;需要較高成本才能獲得新的成果。

IEEE Spectrum: 在廣闊的計算工業領域,超算能夠相對輕松地從技術發展中獲益嗎?

Erik DeBenedictis: 回答是不確定。工業界會投入數十億資金研發手機芯片,卻不會為超算投入那么多。但是同時許多的技術也隨著發展。不過,這些技術只是部分開放的。

IEEE Spectrum: 是因為技術不能直接用于超算?

Erik DeBenedictis: 工業界不會專門為超級計算機的架構(例如浮點格式)進行研發,這就是留給我們的任務。

IEEE Spectrum: 超級計算機的用戶需要更多地了解當前的技術趨勢嗎?

Erik DeBenedictis: 僅僅知道是不夠的,應該未雨綢繆。一般來說,軟件的生命周期比硬件要長很多。在桑迪亞國家實驗室,一臺超級計算機的壽命是3到4年,但之前還有3到4年的準備期,整個周期就是6到8年。另外,需要更長的時間來建立相應的軟件系統。

只需區區幾代的時間,我們就會到達將現有超算擴大化的盡頭。如果你可以知道一臺超級計算機在它的下半段生命周期會需要什么樣的軟件,那你為什么不寫一個適用于硬件整個生命周期的軟件,因為你已經能預測它了?至少,我們應該讓軟件工程師理解運行軟件的機器在10~15年之后會是什么樣。

IEEE Spectrum: 也就是說,到目前為止,軟件和硬件的開發人員不能進行非常好的溝通?

Erik DeBenedictis: 給你舉個例子。當多核處理器在大概2003年間問世的時候,它攪亂了當時所有的事情,因為大家當時都覺得我們可以做比以前更多的并行處理了。程序員們知道這個消息太遲了。沒有任何提示的情況下,具有較低時鐘頻率的雙核處理器一經問世,就讓程序員們驚呆了。因為他們的程序不再適用于多核處理器。

類似的事情現在正在發生。我們看到,比如Intel的Xeon Phi處理器和GPU加速等,它們這些技術提供額外的線程比如GPU線程;它們速度雖然慢,但是數量大。目前,沒人真正在思考怎樣在這樣的處理器上編寫代碼。有人在思考如何編程使超算的速度再提升10倍嗎?目前來看,對這方面的關注還不夠。

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