个人超级计算机来到你身边
一直以来,高性能计算(HPC)总是和拥有许多机柜设备的数据中心紧密联系在一起,但现在,HPC硬件设备已经可以直接放到你的办公桌上,或者就搁在你的工作台边。[详见: 新趋势:个人集群 走近你的办公桌]
近两年,高性能计算机的发展呈现了两种截然不同的发展方向:往高端走的千万亿次规模超级计算机和往低端普及道路走的个人高性能计算机。高端的超级计算机相信大家都有所了解,比如全球最快、每秒运行1.105千万亿次计算的IBM超级计算机Roadrunner(走鹃),国内最快、运算速度超过百万亿次每秒的曙光5000A和联想深腾7000等等。不过,这些巨无霸毕竟离我们普通用户有点远,或许更加值得关注的是“个人高性能计算机”,也叫“桌面型超级计算机”。[详见:高性能计算的两极:千万亿次和个人HPC]
早在2006年11月,泰安就在美国2006超级计算年会上推出了运算性能达256 GFLOPs的“TYPHOON台风”600系列个人超级计算机。到了2008年,在中科院计算所的支持下,曙光公司高调推出了pHPC100个人高性能计算机[详见:曙光个人高性能计算机PHPC视频全解读 ];2008年9月份,微软和Cray两家公司就首次联手推出了大小和普通PC相当,售价2.5万美元到6万美元以上,预装Windows HPC Server 2008操作系统的个人超级计算机Cray CX1;2008年11月份,NVIDIA则是推出了“CPU+GPU”混合架构的Tesla个人高性能计算机——由于总共拥有960个GPU核心,使其浮点计算性能高达每秒4万亿次,是当前台式工作站的250倍,而售价不到1万美元,跟相同性能水平的传统超级计算集群相比,价格只有1%[详见:GPU让桌面型超级计算机不再是梦想]。个人HPC的概念也得到了英特尔、AMD、曙光、宝德、超微等公司的认同。
可见,在个人HPC领域,并存着两种发展方向:一种是纯X86架构,表现为刀片服务器或小规模的塔式集群,另一种则是CPU+GPU的混合架构,这一趋势在2009年继续得到发展。
2月27日,宝德推出国内首款整合了NVIDIA GPU加速技术的超级计算机PowerScale 8000G,据称拥有1928个核心、浮点性能达到8 TFlops,打造100 TFlops计算中心,成本缩减5倍,功耗降低21倍。几乎是同一时间,3月2日,浪潮也高调发布"倚天"桌面超级计算机,峰值4万亿次/秒,体积仅同PC,成本则只有传统HPC的1/5[详见: 实测: 办公桌上的“万亿次超算中心”]。
到了6月份,超微在台湾Computex展会上,正式推出了一款“世界上最快的1U服务器”——带有2块Tesla GPU模块和2颗四核至强5500 CPU,可以实现每秒2万亿次单精度浮点运算性能。跟以往的产品相比,其创新之处在于把CPU和GPU卡集成在了一台1U机器里,无论是部署还是管理起来,都相对容易不少,比如不再需要额外的线缆来把CPU服务器和GPU服务器连接在一起,每个GPU模块都是通过系统内部的PCIe 2.0 x16接口相连。而且,同处一个机箱里,服务器的管理软件也能够管理监控到这些GPU组件。[详见: GPU携手CPU 成就世上最快1U服务器]
不过,尽管这种CPU+GPU混合型产品在成本、体积、功耗、性能方面的表现都让人惊艳,但仍然处于市场起步阶段,特别是要把针对X86架构开发的传统应用程序转化成可以支持GPU的软件,虽然有NVIDIA CUDA的支持,但这个过程还是非常“曲折”,不是一般用户能够玩得转的。目前,这类产品还主要是针对那些有研究能力,编程能力比较强的用户。
对于普通用户来说,一些中低端的刀片服务器和同样基于X86架构的塔式集群产品应该更有实际意义,比如IBM公司的Blade Center S、惠普的Bladesystem C3000和曙光的pHPC100等。在今年4月8日的春季IDF上,英特尔和中科院计算所还联合推出了个人高性能工作站(PHPW,Personal High Performance Workstation)原型机,采用2.5GHz的四核至强L5420低功耗版处理器,在一个交换模块上最多可以容纳8个处理器模块或16个四核处理器;配合高达384GB的全缓存DDR2内存和12TB硬盘空间,系统功率不到2500瓦特;再加上低转速的风扇,完全可以实现在低功耗、低噪声的条件下,提供超成万亿次的计算性能。[详见: 孙凝晖:让每个工程师拥有自己的HPC]
中科院计算所个人高性能工作站PHPW
虽然同样是出身于计算所,但跟曙光PHPC100相比,“同门师弟”PHPW在设计上已经有了一些改进,比如更适合办公环境,更安静,性能也会更好,采用独特的横向散热风道设计,使用以太网普通网卡,但可以获得更高的性能,整个机器的Linpack效率可以达到80%以上。
不难看出,桌面型超级计算机无论是从产品技术上看,还是从产业链的角度来看,都还处在初级发展阶段,有一些急待完善的地方,但这些个头与台式PC相差无几的“小个子”同样拥有一般服务器和工作站所无法比拟的“大智慧”——以低成本的方式象超级计算机一样工作。单就这一点来说,他就魅力非凡,星光璀璨。