IBM明年打造全球最快超级计算机

据国外媒体报道，IBM明年将发布新款Power 7芯片，并将被用于美国伊利诺斯大学的超级计算机中，有望打造全球最快超级计算机，峰值速度可达目前最快超级计算机的10倍。

　　坐落于伊利诺斯大学

　　伊利诺斯大学的超级计算机中心闻名全球，无论是在小说还是在现实世界中，这里都是超级计算机的故乡。小说《太空漫游》(2001: A Space Odyssey)中的超级计算机HAL 9000就是在伊利诺斯州乌尔班纳市建造的，也就是伊利诺斯大学香槟分校(University of Illinois Urbana-Champaign)所在地。

　　虽然并不渴望具备人工智能，但与HAL 9000一样，IBM的“蓝水”(Blue Waters)超级计算机项目也将能够在很短的时间内处理大量的复杂运算，而且，这两个产品都将在伊利诺斯大学香槟分校组装。这款超级计算机将被放置在香槟分校的一栋特殊建筑里，其理论速度将达到10 petaflop，为目前最快超级计算机峰值速度的10倍。1 petaflop等于10的15次幂次浮点运算，是超级计算机性能的重要指标。

　　美国国家超级计算应用中心(以下简称“NCSA”)有一部分坐落于伊利诺斯大学，到2011年，该项目将成为面向公共开放的全球最大超级计算机。

　　采用多项新颖技术

　　超级计算机从本质上讲是为了处理复杂问题而将大批微处理器组合起来的设备。即将于2010年上半年发布的蓝水IBM Power 7处理器将成为IBM在该领域迈出的重要一步。“走鹃”(Roadrunner)曾多次夺得全球最快超级计算机称号，该产品中使用的一种芯片的功能将被整合到IBM新款处理器中。IBM系统与科技集团研究员布莱德里·麦克格雷迪(Bradley McCredie)说，Power 7将旗舰Power芯片的设计与Cell处理器的关键技术进行了融合，后者与AMD的处理器一同被用于美国洛斯阿拉莫斯国家实验室(Alamos National Laboratory) 走鹃超级计算机。他说：“我们将Cell执行浮点运算的方式整合到Power 7的核心中。”

　　但这并不是Power 7唯一的独特之处。该产品在一个芯片中整合了8个处理核心，每个核心都能执行4个线程，这就使得一个芯片拥有了32个虚拟核心。相比而言，英特尔的高端至强处理器的每个处理核心通常只能处理2个线程。

　　IBM还使用了新颖的存储技术。静态RAM存储器是一种被广泛使用的技术，几乎所有的处理器都将这种存储器作为片上存储器来使用，高端处理器中最多拥有10亿个晶体管。IBM希望避免使用这种规模庞大且成本高昂的技术，转而采用一种名为E-DRAM的技术，使得晶体管的总量保持在12亿个左右。麦克格雷迪说：“如果我们将所有的缓存都通过静态RAM来完成，那么晶体管的数量肯定会超过20亿个。”

　　这款芯片的速度如何呢?IBM尚未最终决定，但主频大概会在3GHz到4GHz之间，低于之前Power 6芯片的5GHz。麦克格雷迪说：“我们会从E-DRAM等其他地方获取性能。我们需要降低主频速度，以避免这款拥有8个核心的产品融化掉。”

  　IBM还通过其他一些改动来增强性能，例如，在芯片上引入电路系统，以便与系统存储器进行通信，并返回“发生故障”的指令。系统存储器此前都被安装于处理器外部。

　　IBM如何来冷却这款超高速处理器呢?答案是水冷。参与该项目的IBM研究员埃德·赛米纳罗(Ed Seminaro)说：“我们的环保性其实更高。我们使用了很多原本用于机房冷却和供电的设备，并将其与服务器、存储器和互联硬件安装到同一个机柜中。”他还说道：“整个机柜都采用水冷。我们直接用水来吸热，这样非常节能。”

　　将成全球最快超级计算机

　　赛米纳罗表示，蓝水项目由美国国家科学基金会(National Science Foundation)资助，此前由美国国防部高级研究计划署(DARPA)所支持的一个项目也将使用Power 7处理器。

　　赛米纳罗说：“由于DARPA的介入，我们做了很多原本无法做到的事情。之后便是蓝水项目的合同。蓝水是由美国国家科学基金会资助的，DARPA的项目为我们奠定了坚实的基础。”

　　从理论上讲，蓝水将拥有1.6384个Power 7芯片，也就是所谓的“节点”，理论性能将达到16 petaflop。该产品最初的理论峰值速度至少也能够接近10 Petaflop。在实际软件应用中的“可持续”速度将达到1 petaflop，但这并非全球超级计算机500强所考量的指标。

　　但赛米纳罗表示，像DARPA和美国国家科学基金会这样的组织并不只看重“峰值”性能，因为这种性能可以通过粗狂式的组装获得。在谈到全球超级计算机500强采用的Linpack基准测试时，他说，“即使在节点之间缺乏较快的带宽，也仍然可以获得不错的分数。由于在进行这一基准测试时，节点之间几乎没有任何数据传输，因此即使存储器带宽性能非常差，仍然可以侥幸获得高分。”

　　赛米纳罗认为，蓝水项目的节点间传输速度将获得突破性的进展。他说：“该系统中任何两个节点之间的峰值传输速度可达每秒192GB。有了这种速度，无论哪两个节点之间的指令延迟也不会超过1微妙。”

　　这种性能对于大型企业和政府机构而言至关重要。赛米纳罗说：“包括波音、通用汽车和福特在内的许多企业都在大量使用这种系统。多数的碰撞测试如今也都是在这种设备上完成的。大量的天气预报也都要用到这种平台。”他还补充道，许多政府主导的应用也都要依赖这种设备，例如如何适当处理核废料。

　　赛米纳罗1999年第一次参与超级计算机项目，而蓝水是自那以来他所参与的规模最大的超级计算机项目。他说：“这的确是最大的。”

　　Power 7今后还将面向部分商用服务器产品推出，以对抗英特尔。赛米纳罗说：“我们将于明年上半年将其推广到部分商用产品中。”