美国禁售芯片，中国超级计算机还有戏吗？_创事记_新浪科技_新浪网
美国禁售芯片，中国超级计算机还有戏吗？
　　欢迎关注“创事记”的微信订阅号：sinachuangshiji　　文/maomaobear　　最近，连续四次蝉联超级计算机世界第一的“天河二号”遇到了麻烦，4月9日，美国商务部发布报告，决定拒绝英特尔公司向中国的国家超级计算广州中心出售至强芯片用于天河二号系统升级的申请。国家超级计算长沙中心、广州中心、天津中心和国防科技大学四家国家超算中心被列入出口管制名单。　　美国方面给出的解释是这4家中国超算中心从事“违反”美国国家安全或外交政策利益的活动。而据《华尔街日报》报道，美国商务部曾于今年2月18日发布一份通知称，使用了两款英特尔微处理器芯片的天河二号和早先的天河1号A系统，“据信被用于核爆炸模拟”。　　美国暂时不卖芯片了，中国的超级计算机还有戏吗？这得从头说起。　　一、超级计算机的由来　　其实，计算机最早就是从超级计算机开始的，无论是第一台机械计算机(英国巴贝奇爵士设计，未最终完成)，还是第一台电子计算机Eniac，都是做科学计算和军事用途用的。　　计算机性能的扩展有两条道路，一条的不断改进制造工艺，提升芯片设计水平，把单个芯片设计的很强悍，提升性能。还有一条道路是尽可能用比较多的机器并行，用多机机器一起运算来提升性能。　　早期，超级计算机都是昂贵的高级货，处理器是专门设计的，芯片组是配套的，甚至每根连接线都是定制的，成本极高。　　而随着PC和网络的发展，人们发现追求强大的计算能力可以不那么昂贵。于是，人们开始尝试用大批量生产的PC或者工作站来攒超级计算机。　　若干台PC或者工作站通过网络连接起来，把任务分给这些机器并行，然后返回，计算能力丝毫不弱于昂贵的专用超级计算机，于是传统的超级计算机开始没落。　　这个时代出现了很多平民化的超级计算机，譬如用浩鑫HTPC准系统凑起来的超级计算机，把一个学校的MAC电脑凑起来的超级计算机等等，这些看似玩具的东西居然一度占据了TOP500超级计算机排行榜，甚至谷歌自己用的服务器也是用这种办法攒出来的。　　而在这个过程中，人们发现，限制超级计算机能力居然是功耗，人们不能堆积太多的数量是因为功率和发热限制，性能功耗比甚至比性能本身更重要。　　于是，IBM开发出蓝色基因，不追求单个核心的高性能，而是降低功耗，攒更多的数量来提升性能。但是因为单独开发这种处理器在批量和成本上无法与通用的PC处理器相比，并没有流行开。　　二、从CPU到协处理器　　索尼为了提升PS3游戏机的性能，联合IBM搞了Cell处理器，这是异构计算的开始。因为在计算任务中，有些任务是简单的，不需要复杂的逻辑处理，只需要足够的计算单元暴力计算，这样处理器就可以设计成两部分，一个简单的运算核心，几个强大的简单计算单元，这就是Cell的思路。　　因为这种计算编程难度太高，所以Cell用在游戏机上并不成功，但是这个思路可以拿到电脑上，这就是我们熟悉GPU通用计算。　　因为3D的需求，显卡有强大的计算能力，这种能力只用于3D游戏浪费了，于是在Cell之后就有了GPU的通用计算，CPU处理复杂任务，GPU处理暴力计算，nVIDIA甚至搞出来CUDA专门解决这个问题，而且在GPU的设计上就为通用计算做了优化。　　单台计算机异构化，获得强大的计算能力，那么就可以把这些单台计算机联网，组成计算能力强大的异构超级计算机。　　于是中国在2009年搞出来天河一号超级计算机，就是CPU和GPU异构组成的超级计算机，一度排名世界第一。百度搞人工智能的计算机也是这种异构的超级计算机。　　如果以后超级计算机全部异构化，那么CPU提供的计算能力只占一小部分，这无疑代表了nVIDIA和AMD要抢Intel的饭碗，Intel当然不能坐以待毙。　　于是Intel开始自己做异构用的芯片，这就是Larrabee计划，其实GPU本来就是一个个小的计算核心，然后组合起来。而Intel手里是有小核心的，这就是当年的奔腾一代处理器核心P54C。　　Intel把这款20年的老核心集成起来做成众核，做成协处理器，可以做3D显卡，也可以做超级计算机的协处理器。这个项目初期失败了。但是，Intel在这个基础上发展出来了“众核架构”(MIC)的Xeon Phi协处理器。并且获得了天河2号(目前世界第一超级计算机)的选用。　　而协处理器的能力取决于单个小核心的计算能力，P54C这个20年前的核心弱爆了。而Silvermont作为Intel反击移动市场的利器，性能功耗比非常出色，于是，Intel把这个小核心攒起来做成众核的Xeon Phi，这就是Knights Landing，也就是目前被禁售的处理器。　　三、美国禁售会有影响吗？　　从技术上看，Xeon Phi相比nVIDIA和AMD的产品，优势在于支持X86指令集，编程和编译都比较方便，易用性更好。如果美国真的严格执行禁售，那么中国可以采购nVIDIA和AMD的产品，实际上天河一号就是用的AMD的显卡作为协处理器。　　而从这次禁售的范围看，国家超级计算长沙中心、广州中心、天津中心和国防科技大学四家国家超算中心被列入出口管制名单，这几个都与军方有一定关系。国家深圳超算中心，国家济南超算中心，上海超算中心都没有在管制名单以内，中国购买Xeon Phi并没有障碍。　　而且Xeon Phi作为Intel上货架的产品，即使对中国全面禁售，世界这么大，中国通过转口贸易进口也毫无问题。　　所以，这次禁售更像是一次政治秀，起不到太大的作用。　　四、中国自己有替代品吗？　　这次禁售更像政治秀，而即使美国真的全面禁售，在超级计算机方面，中国也是留有后招的。　　中国早在1999年就买到Compaq公司的Alpha处理器的授权。Alpha处理器一款技术成功，商业失败的处理器，其性能远超越同时代的X86处理器，但是商业上却失败，其研发人员后来去了Intel和AMD，AMD公司的K7所使用的EV6总线技术，Intel的超线程技术，都是Alpha处理器的遗产。　　中国买下Alpha的授权以后，逐渐发展出来了神威系列。日安装在山东省的国家超级计算济南中心就是使用神威1600处理器。　　在技术指标上，16核心的神威ghz的时候，双精度浮点运算能力是140.8G，i7 980xe 6核心在3.2ghz，双精度浮点是107.55G。i7的功耗是130W，神威1600的功耗是70W。神威在性能功耗比上已经超越了当时的Intel。　　而在协处理器的发展上，Alpha在10多年前就预留了64核的众核架构，必要时候替代Xeon Phi也是完全可能的。　　正如我们前面所说的，专用处理器专用架构价格高昂，使用困难。所以神威只是备用的后招，天河还是用Intel的处理器。　　但是，一旦Intel真的买不到，中国自己也是有替代品的，神威性能足够，无非成本和便捷程度有差异罢了。　　所以，此次美国禁售芯片更像是一次政治秀，对中国超级计算机的发展并没有实质性的影响，相反，它会给我们的决策部门提醒，让中国自己的处理器产业有更好的发展环境。禁售阻挡不了中国超级计算机进步的脚步。
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百度为什么要做超级计算机Minwa收藏
先看看什么是超级计算机。百度百科显示，超级计算机指能够执行一般个人电脑无法处理的大资料量与高速运算的电脑，其基本组成组件与个人电脑的概念无太大差异，但规格与性能则强大许多，是一种超大型电子计算机。超级计算机是计算机中功能最强、运算速度最快、存储容量最大的一类计算机，多用于国家高科技领域和尖端技术研究，是一个国家科研实力的体现，它对国家安全，经济和社会发展具有举足轻重的意义。是国家科技发展水平和综合国力的重要标志。在没有云计算之前，超级计算机代表着一个国家的科研实力，围绕超算出现了跑分竞赛，核心指标是计算效率，即每秒的浮点运算次数。中国超级计算机在2009年开始在国际上崭露头角，天河1号、天河1号A相继稳定世界TOP500榜，天河2号已连续三次夺得超级计算机TOP500竞赛冠军，并且在下一次竞赛中依然稳操胜券。在现在的超级计算机排行榜中，天河2号计算速度为33.86千万亿次/秒，第二名是位于美国能源部（DOE）橡树岭国家实验室中的Titan，17.59千万亿次/秒，与天河2号差距甚大，百度7千万亿次/秒的超级计算机面世，在这个榜单中只能屈居第六。
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云计算出现之后，超级计算机的不少计算场景都被前者所瓜分。超级计算机单机运算能力非常惊人，云计算方案则是基于多台计算机，基于Hidoop为代表的集群计算系统进行并行计算，Hidoop负责计算任务分发调度归总。两个方案中真正负责计算的都是处理器，一般是CPU，百度已开始尝试GPU。超级计算机将多个处理单元集中在一起减少任务剑通信延迟，云计算要跨越不同计算机，乃至跨越不同机房进行协同计算，存在任务间通信延迟。超级计算机更适合密集型计算场景，比如武器研发、飞行模拟、气候模拟、生育模拟和基因测序。不过从阿里云与华大基因、气象局合作可以看出，就算是密集型计算云计算依然有用武之地。超级计算机如果能够完成云计算的任务自然不应该被替换，不过它有着几个显著的曲线：成本和能耗。天河二号总造价成本便高达18亿元人民币，在满载情况下，天河二号每天耗费是40万人民币，考虑到超级计算机通常负载率不会超过60%，通常耗费还相应降低。如果再加上软件研发和升级、硬件维护和折旧、研发团队人力成本这些，年运转成本将十分可观。因此，往往只有政府支持的实验室才肯投入超级计算机研究，实际上TOP10超级计算机几乎都来自政府或高校背景实验室，只有少数是IBM这样的企业参与。百度为何做超级计算机Minwa？网上曾经出现过一篇《为跑分而生的超级计算机》，质疑超级计算机的投入产出比太高，人们对我国是否应该继续投入超级计算机莫衷一是。现在百度却高调进入这个领域，确实让人觉得有些意料之外，毕竟百度在云计算上已经投入巨大并且做得很好了。它在阳泉建立了亚洲最大数据中心，在GPU计算、绿色计算上都取得了领先。能够证明其计算实力的还有两点，一个是百度大脑，这是一个人工智能引擎，李彦宏曾对外表示它已具备3岁小孩智力，底层驱动正是百度云计算平台；另一个是百度大数据引擎，这是全球首个开放式大数据引擎，百度已将它的大数据处理能力开放出来。百度在大力投入云计算的同时投资超级计算机，自然不是为了前面所说的“跑分”，进入全球第7、很难做到第1，与天河2号竞争这不符合百度的风格和利益。我认为有以下几个原因促使百度进入超级计算机：1、科研的需要。超级计算机在商用上还缺乏有说服力的竞争力，不过在科研上它却有着不可替代性，尤其是大规模、实时数据处理。百度在研发上投入力度前所未有，在中国同行中名列前茅，已连续6个季度增长率超过10%，其中很大部分放到了语音、图像、大数据这些需要强大计算能力的技术上，有了超级计算机或许可以做得更好，正如开篇所提，百度在人工智能基准测试取得全球最佳成绩正是基于Minwa。这些技术最终目标是要让百度的产品尤其是移动搜索，变得更加智能，而百度已立志成为一家人工智能公司。2、技术的突破。人们在过去太过于关心超级计算机的运算能力这样的指标，对于它的能耗、成本却鲜有关注，同时也一直没有太大的突破。百度的超级计算机Minwa很可能是基于GPU计算，这比CPU更节能，且计算能力更强——只是对计算任务有所要求，它更适合图像处理。百度此前已在阳泉数据中心采取GPU计算，百度首席科学家吴恩达(Andrew Ng)是人工智能领域的权威学者，他在一个实验后的结论是，三台服务器共装了12个GPU就可以达到12 万亿次/秒的运算能力，远远超过谷歌1000节点CPU群的运算能力。因此，百度下一代超级计算机很可能采取了GPU计算，进而在能耗和成本上有所突破。英伟达早在2011年就表示将会使用自己的高端GPU和新的GPU+ARM芯片在西班牙制造一台新的超级计算机。3、超级云计算。将普通服务器组合成集群的云计算平台可以与一台超级计算机实力相当，倘若将超级计算机连接起来构成集群，计算能力则会指数级增长。这看上去还有些痴人说梦，不过未来超级计算机组网进行计算，形成超级计算机集群，超级云计算平台应该是必然结局。百度如果要大力发展云计算和大数据技术，很可能会进行这类方向上的尝试，不过这得拥有自己的超级计算机。4、客户的需求。百度已推出大数据引擎旨在为第三方开发者尤其是大中型企业提供大数据处理服务，同时百度还有PaaS形态的云计算平台。它的一些潜在客户，比如华大基因、中国气象局、动漫企业等等很可能有需要超级计算机才能完成的计算需求，百度拥有自己的超级计算机并将之与云计算平台集成将可以满足所有计算需求。天河1号在2011年将尝试过通过云计算平台将冗余计算能力开放出来做动漫渲染。最后，不得不用那句俗套的话来总结本文：意料之外，情理之中，这可以回答百度为何要做超级计算机这个问题。
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为兴趣而生，贴吧更懂你。或万万亿次计算 揭秘全世界最强超级计算机
超级计算机的研究似乎永无止境，发展到今天，超级计算机已经达到了PFLOPS的级别，而且目前世界上还有若干国家或公司正在研制万万亿次浮点计算能力的超级计算机系统。万万亿次计算能力到底是个什么概念，目前全世界排名靠前的万万亿次计算机都有哪些，下面我们就来逐个盘点一下。
24亿元天价的中国超级计算机
广州市委副书记、市长陈建华之前在2012年的部署动员大会上透露了一个“猛料”：要花24亿元为广州订购一台超级计算机，使广州的数字城市基础硬件水平排到世界前列。
探讨超级计算机（图片来自网络）
广州市委副书记、市长陈建华花24亿元为广州购置一台超级计算机，合同签署后将进入开工建设阶段。这台计算机能每秒运算11亿亿次，买回来后主要是科研用途，广州的数字城市基础硬件水平就能因此排在世界前列。
陈建华还提及，超级计算机里面可以拿1/10应用于数字化城市管理系统。他请副市长谢晓丹牵头对全市智能化资源进行一次调研摸底，整合治安、交管、规划、建设、国土房管、卫生、工商、经贸、水务、燃气、电力、通信等部门的基础数据和视频监控资源，尽快建立全市统一的城市管理基础信息数据库和覆盖市、区、街道三级的数字化城市管理平台，全面打造“数字城管”，推动城市管理效能和水平迈上新台阶。
据国防科大计算机学院负责人介绍，该校与广东方面合作研发的新一代高性能计算机系统，将被命名为“天河二号”，属于“十二五”时期国家863计划设计的“高效能计算机及应用服务环境”重大项目。研制目标是在2015年年底前使得“天河二号”的计算能力突破每秒10亿亿次，这个数字是当前世界最快的日本“京”系统的10多倍，届时将成为世界顶级的超级计算机。
超级计算机（图片来自网络）
该负责人还表示，为容纳天河二号超级计算机，设在广州的超级计算中心主机房面积估计将在4000平方米以上，配套设备设施机房面积也需要同样规模。&&
Stampede超级计算机
名为Stampede的超级计算机，由戴尔和德州大学高级计算中心联合研制，其峰值浮点计算能力超过万万亿次，计划明年完工的这台超级计算机，届时将包括数千台C8000服务器，总内存高达272TB，存储总容量更是达到14PB。
Stampede超级计算机将使用8核英特尔至强E-2600处理器和代号为“Knights
Corner”的协处理器。而随着这台超级计算机的完成，戴尔C8000服务器系列也将会公诸于众，成为戴尔服务器产品线的新品。
PowerEdge C8000
C8000服务器是采用标准的英特尔x86处理器制造的，可以配置图形处理器GPU来提高高性能计算性能。C8220机箱最多可以容纳8台刀片式服务器，每台服务器可以包含两个处理器(最多有16个处理器内核)、两个内置硬盘以及额外的存储和网络选择。例如，这些服务器能够连接到新的C8000XD存储设备以便扩展硬盘或者固态硬盘的选择。
戴尔C8000服务器系列中配置更高的型号C8220X服务器，有更多的内存和存储，这些服务器都设计应用高度并行的计算环境，可以配置图形处理器。
根据国外媒体报道，C8220服务器的起始售价为3.5万美元，C8220X服务器的起始售价为4.2万美元，这样的价格是否能承受呢？&&
超级计算机Titan（泰坦）
超级计算机Titan（泰坦）以17.59PFLOPS的峰值浮点计算能力击败此前排名第一的IBMSequoia（红杉）超级计算机，成为全球最快的超级计算机。
Titan(泰坦)超级计算机研制计划
超级计算机Titan（泰坦）是一个采用Cray
XK7系统的超级计算机，拥有200个机柜，按照在美国Oak
Ridge国家实验室（ORNL)。Titan拥有560640个处理器核心，其中包括261632个NVIDIA
K20的加速计算核心。
Titan超级计算机每一个计算机节点由一个16核心AMD Opteron 6274处理器和一个英伟达
Tesla K20 GPU加速器组成，并配备700
TB内存。另外，Titan的299008个CPU将被用于引导模拟，同时GPU用来做强力数据处理。
计算机与计算机科学联合实验室负责人Jeff
Nichols表示，Titan拥有者无与伦比的计算能力，将被应用在能源、气候变化、材料研究以及其他需要超级计算机的领域。
目前Titan已经开始应用在美国能源部的一个名为“创新和新计算对理论与实验影响”的项目上，这个项目可以简称为INCITE项目。在该项目中，Titan主要负责新电动机和发动机磁性材料和纳米研究。此外，Titan超级计算机还将应用在内燃机内部湍流燃烧的计算机模型创造和大分子碳氢燃料研究上，提高燃油效率。&&
IBM万亿兆数据量超级计算机
报道称，IBM公司正在建造世界上最强大的计算机，其每天处理的数据量相当于整个互联网数据流量总和的两倍，达到万亿兆数据量，意味着每天完全能够拷贝满1500个64G容量的iPod平板电脑。这部超级强大的计算机将用于筛选太空中的无线电波，揭晓宇宙起源的秘密。
IBM超级计算机的运算能力相当于现今最快速计算机的百万倍，其处理信息量是大型强子对撞机信息输出的100倍。IBM研究员唐-安格本森说：“平方公里望远镜天线阵列每天所收集的数据相当于当前每天全球互联网信息总流量的两倍。”
这部超级计算机将于“平方公里”望远镜相连，消化和吸收其产生的海量数据
IBM这台计算机将与占地1900平方英里（约合4920平方公里）的平方公里阵列相连，负责分析望远镜获取的数据。平方公里阵列能够观测到130亿年前的宇宙景象，当时刚发生大爆炸不久，正是宇宙的黎明时期。
“平方公里望远镜天线阵列”每天收集数据相当于每天全球互联网信息总流量两倍，是大型强子对撞机信息输出量的100倍。IBM最新研制的超级计算机将帮助该望远镜天线阵列揭晓宇宙起源之谜。
平方公里阵列的建造地点仍是一个未知数
预计在2024年这个望远镜天线阵列建造完毕，它将用于探索星系进化、暗物质，甚至追溯到130亿年前的宇宙起源。IBM使用3D“堆叠式”计算机芯片来实现庞大的信息处理能力，这个超级强大的望远镜拥有数百万个天线用于收集无线电信号，形成一个相当于1平方公里的信息收集区域，但却跨越了巨大的表面区域，大约是美国大陆的宽度。
看了这么多强大的超级计算机，我们不得不承认现在是一个智慧大爆炸的时代，就在超级计算机层出不穷的时候，搜索引擎谷歌公司，已经建立一个新的实验室，通过量子计算机研究人工智能。谷歌表示新研发的量子计算机，可以执行复杂的计算，比现有的超级计算机快数千倍。看到这里相信你也认为技术发展的速度真是让人咋舌，是不是随着技术的发展，未来我们用超级计算机也想用笔记本一样方便呢？[返回频道首页]
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