全球超級計算機Top 500排行榜發布,很多時候演變為一場數字游戲,計算能力提升了多少,門檻提高了多少,各家廠商占比,不同技術的占比等等,常常被津津樂道。
一組數字
新上榜的系統中,Intel架構系統占95%,也就是說,新上榜的87套HPC系統中,Intel架構占了83套。全部TOP500中,77套采用了E5 v3至強處理器,139套采用了E5 v2,合計216套。協處理器方面,33套HPC系統的Intel Xeon Phi協處理器的系統浮點計算能力大于其他55套其他協處理器的總和。
面對這樣的一個成績單,英特爾有理由驕傲和自豪。
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如果不被單純的數據所迷惑,很快就會意識到應用的問題,因為只有提高應用的水平,斥巨資投建的Top500系統才能夠最大程度發揮作用。
如今,軟件仍然是高性能計算機應用的短板,很多軟件還是串行應用,GPU也需要軟件編程的支持。克服這些障礙,系統應用水平就可以更進一步,從而充分發揮高性能計算機的威力。
“懂計算機的,不懂應用;懂應用的,不懂計算機。”這就是目前軟件并行化的難題。相對來說,要計算機懂應用就更為艱難。大多數情況下,專業人員需要自己開發軟件或者算法,這些軟件或者算法具有很強的指向性,通用性不強。
為推動軟件,特別是軟件并行化的進程,英特爾從2013年開始在全球啟動并行計算中心,如今已經在全球15個國家建立,今年4月與中科院合作,在中國建立了首家英特爾并行計算中心(IPCC),圍繞LAMMPS分子動力學模型并行優化、相場動力學模擬軟件開發與中科院的專家進行合作。
并行計算中心的成果對于材料科學、生命科學、計算化學、計算物理等領域的應用研究將產生重大影響。通過跨領域的開發者、科學家、技術專家的培訓分享、技術交流等活動,該中心對16個領域,超過80種應用軟件針對至強融核(Xeon Phi)進行開發和優化了,著名科學家斯蒂芬霍金教授所創建的的劍橋大學理論宇宙學研究中心(COSMOS)也得益于英特爾架構計算平臺的優化。
開花結果
盡管時間不長,但英特爾中國并行計算中心已經取得很多成果。
據中國科學院超級計算中心主任助理王彥棡介紹,IPCC的工作分成兩部分:一是專門做求解偏微分方程的求解,針對于剛性偏微分方程的需求,可以在大時間尺度下做相場計算,同時計算結果保持一致。以模擬1024 三次方解方程為例,在一個2個CPU和2個MIC單節點上,性能可以做到1300G浮點運算能力,接近理論值性能的52%,其中負載均衡、通訊兼容疊加等技術發揮了非常重要的作用。而在此之前,一個節點的性能發揮僅為6%~7%,這也就意味著,通過優化,如今的一個節點相當于以往幾十個節點的計算能力。IPCC另外一個重點是針對開源軟件提供支持,自己做算法開發,提供DPD算法并注入到LAMMPS,將最終的代碼會以API的形式放到LAMMPS當中,以開源方式對外發布。
圍繞著Top 500,頭頂著“國家科技實力象征”的光環,高性能計算始終被輿論關注。天河二號,連續5屆排名榜首也確實為我國爭取了不少榮譽。但越是這個時候,專業人員越要保持清醒的頭腦。
硬實力固然重要,但“軟”實力同樣不可或缺,甚至更加重要。