能从圆珠笔头吹到日本超算领先中国,也是够

作者:铁流

责编:孙武

日前,有媒体发布了《除了圆珠笔头,中国还有哪些核心技术没掌握?答案令人震惊……》一文,并在网络上广泛传播。文章中介绍了很多中国在诸多科技领域的短板,说明了在精密仪器、数控机床等领域中国依然和国际顶尖水平有较大差距。但文章存在一些明显的谬误,比如介绍了几项有关超算的内容,但这几项技术却并非中国还未掌握的核心技术。

日本在CPU+GPU异构式超算方面技术成果非常有限

《除了圆珠笔头,中国还有哪些核心技术没掌握?答案令人震惊……》一文中称:“cpu/gpu异构式超算系统的提倡者兼此平台程序软件的先驱开发者,超级计算机界最高峰学术赏sidneyfernbachaward的新科得主——东京工业大学全球科学信息计算中心prof.satoshimatsuoka;随着后续软体资源的快速配套和并行集群计算技术的加速发展,cpu/gpu异构式超算已经成为整个hpc界的事实标准体系,从最早的tsubame1.2到连续green测试头名的tsubame-kfc,目前全球几乎所有高性能超算系统都是此架构的支持者,matsuoka博士也因此获得了象征超级计算机领域个人最高荣誉的sidneyfernbachaward”

抛开文章中非常拗口的表达方式不谈,该文章中的内容很容易误导读者,日本在cpu/gpu异构式超算方面有很高的成就。那么,实际情况又是怎么样呢?

CPU+GPU异构式超算系统仅仅是异构式超算系统的一个选项,而日本matsuoka博士是CPU+GPU异构式超算系统的提倡者,而之后的完善和实现是全球众多工程师、公司合力的结果,比如中国国防科大、美国英伟达公司等都参与其中。

就CPU+GPU异构式超算的技术成果来说,中国有天河1A,美国有泰坦。相比之下,日本在CPU+GPU异构式超算方面却没有性能与泰坦相似的CPU+GPU异构式超算系统,根本没能建成哪怕一台性能达到神威太湖之光十分之一的cpu/gpu异构式超算。即便是日本最新建的超算Oakforest-PACS,也使用的是Intel的众核加速器,而非美国英伟达公司的GPGPU。

日本新超算Oakforest-PACS

CPU+GPU异构式超算并非高不可攀

异构计算要使用不同类型的处理器来处理不同类型的计算任务。常见的计算单元包括CPU、GPGPU、GPDSP、ASIC、FPGA和其它类型的众核处理器等。采用异构计算架构的超算会使用至少2种类型的处理器,其中异构计算架构中通用CPU负责逻辑复杂的调度和串行任务,加速器负责并行度高的任务,实现计算加速。

具体来说,采用异构计算架构的超算在运算中既使用处理器,又使用GPU或众核芯片等加速器。中国天河2号、美国泰坦都采用异构计算架构。

而根据使用的加速器不同,异构超算也有多种类型。

比如美国超算泰坦、中国的天河1A,就是CPU+GPGPU。

中国超算天河2号就是CPU+众核处理器。

中国天河2A超算则是CPU+GPDSP。由于美国对中国四家超算中心禁售Intel至强PHI计算卡,升级之后的天河2A采用自主研发的矩阵来替代Intel的计算卡,在更换加速器之后,变成了CPU+GPDSP,这是全球首创。

此外,也可以使用直接使用经过有着特殊设计的众核芯片,比如神威太湖之光,这也是全球首创,国外间谍对中国这款众核芯片非常感兴趣。原因就在于这款众核芯片凭借设计理念的先进性,以落后美国Intel公司2代的制造工艺,实现了与美国Intel公司最先进计算卡相似的性能。

从中可以看出,CPU+GPU异构体系只是异构超算体系的一个选项,而非什么高不可攀的黑科技。而且无论是中国天河2A的CPU+GPDSP,还是神威太湖之光的众核异构体系目前都是全球唯一,而且性能无与伦比。

文中“目前全球几乎所有高性能超算系统都是此架构的支持者”不符合客观事实

文章中称:“cpu/gpu异构式超算已经成为整个hpc界的事实标准体系”,“目前全球几乎所有高性能超算系统都是此架构的支持者”。但这与客观事实不相符。

举例来说,如上图所示:年TOP前10的超算依次为:

神威太湖之光,中国,性能93P;

天河2号,中国,性能33P;

泰坦,美国,性能17P;

红杉,美国,性能17P;

科里,美国,性能14P;

Oakforest-PACS,日本,13P;

京,日本,性能10P;

代恩特峰,瑞士,性能9P;

米拉,美国,性能8P;

三一,美国,性能8P。

在这当中,红杉、米拉、三一、京都是属于同构体系超算,压根就不是异构体系超算,更遑论cpu/gpu异构式超算。

而天河2号、科里、Oakforest-PACS采用的是CPU+众核加速器,虽然属于异构超算体系,但并非cpu+gpu异构式超算。

神威太湖之光在技术上独树一帜,将管理核心与加速器合二为一,属于众核异构超算。

在全球性能最强的10台超算中,只有泰坦和代恩特峰使用了英伟达的GPGPU,属于cpu/gpu异构式超算。

从中可以看出,“cpu/gpu异构式超算已经成为整个hpc界的事实标准体系”,“目前全球几乎所有高性能超算系统都是此架构的支持者”这种说法是站不住脚的。

过度鼓吹被淘汰技术并不可取

文章中称:“NEC喧布已开发完成最新型SX系列矢量超级计算机——SX-ACE这台采用sun架构的矢量超算虽然其总体运算能力(TFLOPS)排不进世界前5,但却具备世界第一的单核性能(64GFLOPS)和世界第一的单核内存带宽(64GB/s),并利用独到的工业设计实现紧凑化与低耗能”。

首先明确的是,日本比较推崇向量机,SX-ACE其实是向量机,中国在几十年前也曾经做过,比如已经有不少年月的国内首台银河亿次机就是向量机。因而向量机对于中国来说并非什么没有掌握的技术。

现在中国不做向量机,并非没有掌握该技术而做不了,而是完全是不屑于做。因为这种向量机完全早过时了,完全是被淘汰的设计,性能低就不说了,还有成本高,应用范围窄的缺点,更要命的是可扩展性也不好。

对于日本的SX-ACE,国内从事高性能计算机的资深工程师表示:这机器现在大概已不存在了吧.....我说大概不存在,主要是目前很少有人再去推崇向量机;第二就是这台机器的性能参数并不突出,不值得耗费时间精力去

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