从高性能到高效能

    也许很多人关注得比较多的是运算速度，但在聂华看来，“高效能”更加值得关注，曙光5000A在863计划中的描述也是“高效能计算机”。他解释说，高效能跟强调节能的高能效不一样，它的意思是“高生产力”。那么，什么是高性能计算机的高生产力呢？打个比方说，我们可以通过几万台普通的PC构建成集群，并保证一定的稳定性，达到100万亿次的峰值运算性能，但这个系统只能用来做LINPACK，而对于紧耦合度较大的应用却不适合，所以它不是高效能的系统。

    为了保证曙光5000A的高效能，曙光在“多路SMP胖节点、CPU核直连访问内存技术、单CPU核访问大内存、高速互连网络、高效并行文件系统”等方面下了功夫。比如，通过双路刀片系统也同样可以构建起230万亿次的机器，但为了提高效能，曙光5000A采用了4路SMP甚至一部分8路SMP的胖节点，使得适用性和应用度大幅度提高。另外，直连架构也是一种高效能的体现，胖节点单CPU核可以直接内存寻址128GB，这就能满足特殊行业应用的挑战性需求。还有在互连网络方面，曙光5000A采用20GB，延迟小于1.6us的Infiniband高速网络，实现了低延迟、全无阻塞的网络结构。

    此外，为了保证曙光5000A的"高可靠性"，研发人员采用了全冗余的刀片服务器设计和全冗余的网络设计，使系统不存在单一的故障点，大大提高系统的可用性。

    其实，如果仅从性能的角度来看，也许通过FPGA、GPU等加速技术，很容易就能做到百万亿次甚至千万亿次。那为什么曙光5000A中没有大规模使用这种加速技术呢？

    对此，聂华解释说，上海超级计算中心可能是世界上最大的通用计算平台。跟国外很多超级计算机主要服务某一种特定应用的模式不同，上海超算是面向整个华东地区的计算服务平台。而FPGA、ClearSpeed、龙芯处理器等作为协处理器，主要是针对某些特定应用的加速。曙光和上海超算曾经针对50种主要的应用做过ClearSpeed加速测试，发现仅对其中三种应用能起到加速作用，而对其他四十多种应用并没有起到加速作用。因此，作为通用计算平台，曙光5000A选择了通用CPU和通用架构，尽管其中会使用一小部分GPU加速节点来做一些图形处理应用，也会少量用到龙芯加速器。“如果国内有千万亿次需求的用户是针对某种特定应用的，用龙芯来构建就不遥远了，用FPGA也可以实现。”

    AMD中国区高级技术经理刘文卓补充道，AMD也正在与上海超算就GPGPU的项目进行合作，目前AMD的GPU卡有320个浮点计算单元，性能可以做到1TFLOPS，也就是说，仅仅用1000块这样的GPU卡就可以做到每秒千万亿次浮点运算的性能水平。但问题在于，一方面这种GPU卡是针对独特的应用的，目前AMD与上海超算合作对几百种应用进行扫描测试，以期找到合适的应用领域，另一方面GPU计算要面临非X86环境的问题，应用需要进行重新编译。