【IT168 专稿】Richard Dracott先生是英特尔公司服务器平台事业部高性能计算业务总经理，他负责带领一个跨部门的团队从芯片、平台和软件产品三大块来推动英特尔HPC业务的全面发展。近日，Richard Dracott来中国参加了第四届ChinaGrid 2009学术年会，并接受了IT168等媒体的采访，他全面介绍了英特尔如何从芯片、平台、软件、数据中心等层面帮助用户来应对今天高性能计算在性能、能耗、密度、应用等方面面临的挑战。
HPC：处理器出货量占英特尔1/5
高性能计算已经成为英特尔公司重要的战略性业务，这不仅源于这块中高端市场占到了当前英特尔处理器总体出货量的五分之一，更重要的是，对于高性能计算用户来说，为了不断缩短运算时间、增大问题规模、增大模型物理复杂度等，在计算性能上处于“永远喂不饱”的状态，对新产品、新技术有着超乎寻常的爱好，是业界诸多新技术的试金石。过去，无论是集群、Linux还是Infiniband，都是最先在HPC领域得到应用并最终成为市场主流。Dracott认为，通过积极参与高性能计算业务，能够让英特尔更加清晰地掌握技术的未来走向。
实际上，以全球最高性能的TOP500高性能计算机排行榜来看，英特尔每届交出的答卷几乎能让对手窒息。根据6月份公布的最新TOP500，有近80%的系统采用的都是英特尔的架构，在中国，从去年的TOP100高性能计算排行榜来看，也有74%的系统使用英特尔的芯片。值得一提的是，即便是英特尔今年3月底刚刚发布的最新一代至强5500处理器（Nehalem-EP），在随后的3个月中就已经有33套基于该平台的系统入选。“一般来说，新处理器性能能够提升40-50%就非常不错了；而相对于上一代至强5400，至强5500却有着2-3倍的性能提升，这对高性能计算用户有着非常大的吸引力，未来我们也很难看到会有这么大幅度的性能提升。” Dracott告诉记者。
至强5500 Vs. 至强5400 2-3倍的HPC性能提升
实际上，面对高性能计算机系统这样一种包含了“芯片、组件、服务器、存储、互联网络、操作系统、作业调度和资源管理软件、并行应用软件”等众多软硬件部分的集成性产品，以及它所赖以生存的数据中心或超级计算中心的复杂环境，处理器并不是英特尔要做的全部。
Dracott谈到，英特尔已经渗透入了高性能计算产业生态系统的多个层面，从最底层的芯片技术到服务器系统，再到高性能计算并行软件调优工具和数据中心，英特尔都有不同程度的参与。早在3年前，英特尔公司就将硬件、软件等部门与HPC相关的资源集中起来，重新构建了高性能计算业务部门，目前这一部门在全球总共拥有200多人。
就处理器而言，英特尔除了每年不停地提高芯片性能和能效外，还关注两件重要的事情：一是研究开发未来的处理器，以满足HPC用户对性能无止境的需求，如万亿次级计算的80核芯片；二是不断寻求改进芯片的生产制造工艺，因为如果工艺不过关，最好的处理器架构也难以量产。在平台方面，英特尔也在进行固态硬盘、半宽主板等技术创新，以满足HPC用户对I/O、高密度计算的要求。
英特尔芯片制造工艺路线图
“软件是重中之重。” Dracott告诉记者，为了让硬件的性能得到充分发挥，英特尔还推出了大量的编译器、函数库、并行及调优工具软件，帮助ISV和用户的软件开发人员优化应用性能。“英特尔在全球拥有上百位核心专家，支持各行业的应用软件性能优化。”
软件并行化是发挥多核系统性能的关键
Nehalem-EX：八路胖节点不再是阳春白雪
据了解，当前英特尔针对高性能计算的处理器系列主要包括针对双路系统的四核至强5500（45纳米Nehalem-EP）、针对四路系统的六核至强7400和双核安腾9100，明年则会推出32纳米的Westmere-EP（双路）、Nehalem-EX（四路以上）和最新的Tukwila安腾。
Dracott谈到，由于使用了QPI直联架构，并集成了内存控制器，Nehalem-EX将会使得八路以上胖节点的构建变得非常简单，而且在内存容量和带宽上比上一代的至强7400会有两倍的提升，而这对于天气预报、石油油藏模拟都是非常有帮助的。“未来的胖节点比例一定会增加，但不会成为主流，对于需要高内存容量和带宽的应用来说无疑是福音，而此前用户只能选择价格昂贵的非X86系统，而且胖节点由于集成度更好，单节点性能更强，会大大减少网络连接的端口数量和操作系统数量，从而增加总体系统的稳定性。”[延伸阅读: 史上最牛X86处理器Nehalem-EX 冲击RISC]
无须第三方支持,即可轻松构建Nehalem-EX八路服务器
在高性能计算领域，用户从安腾转向至强是一种必然趋势，随着至强浮点计算性能越来越多，X86集群系统的性价比越来越高，而且能够满足以往无法进入的领域。“安腾未来的主要方向是在企业应用方面。”
能耗：大系统面临的大问题
Dracott谈到，今天高性能计算用户主要面临三个方面的挑战：一是随着高性能计算在各行业领域的普及和深入，应用的多样性不仅要求高性能计算系统在性能上能够配合不同的应用特征，还要能满足降低功耗的要求；二是软件多样化对厂商提出了全新的挑战，英特尔每一代处理器在发布之前软件就需要准备好；三是要易于快速部署，从Nehalem发布3个月后就有33套系统入选TOP500榜单可以看出，今天用户搭建系统的时间要求越来越快，大多系统实施只要2、3个月，而之前一般要1年时间。
从TOP500的多年性能分布图来看，无论是总体性能，还是第一名系统的性能和最后第一名系统的性能，都呈现出一种线性发展的趋势，且发展速度远远超过摩尔定律，这意味着高性能计算机的系统规模会越来越大。大系统带来的一个最大问题就是能耗，而规模、空间、散热等问题也是与能耗系系相关——系统规模越大，机房空间越紧张，需要实现高密度部署，进而需要更大的电力，消耗更多电能，产生更多热量，需要进行更有效的散热。今天数据中心里大量的电力是消耗在散热系统上面，而不是计算机上面，使得很多机房的PUE值是2，而英特尔通过数据中心优化，可以将这一值降至1.25，从而可以在相同空间和电力条件下部署更高的计算密度。
TOP500高性能计算机性能增长速度比摩尔定律更快,HPC系统规模呈线性增长
为了增加计算密度，英特尔主要从以下几个方面入手：工艺进步可以在芯片中集成更多的晶体管和核心；开发新的技术如SSD，尺寸只有普通主板一半大小的半宽主板；智能的能源管理，让系统性能可以根据功耗要求进行调节；创新的数据中心散热设计，提高PUE值。“英特尔的目标是希望每年帮助数据中心用户的每瓦特性能提高50%。”
制造业：HPC的大蛋糕
Dracott谈到，虽然全球市场受金融危机影响，商用领域的HPC系统出货量去年有所下降，但今年已经开始回暖，而且中国市场并没有受到影响。据了解，目前高性能计算的服务器出货量占到了17%，每年还在以两位数的速度快速增长。
Dracott认为，虽然气象、石油、金融等传统行业依然是驱动HPC市场向前发展的基本力量，但在中国，有很大的潜在机会是在制造行业，随着中国制造业从单纯的制造走向“设计+制造”阶段，对高性能计算的需求会越来越多，如过去只有飞机、汽车、钢铁等企业会使用HPC进行碰撞模拟，但今天的手机制造商也开始使用HPC来模拟手机掉在地上的碰撞后果。实际上，全球其他地区的一些小型制造企业已经开始大规模使用HPC，而中国还处于初步阶段。另外一些新兴的市场，如生物科学、动漫等，虽然刚起步，但发展速度也很快。
