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1 # 來自藍星的檬教主
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超算晶片中國產實則無奈之舉
比如以前天河二號用的是英特爾的Xeon Phi晶片(志強融核),它連續4次在超算界的Top500榜上奪冠,但2015年4月美國商務部禁止英特爾向超算計算廣州中心出售Xeon Phi晶片,和天河二號有關的廣州中心、長沙中心、天津中心、國防科技大學均被美國列入了出口管制名單。
根據慣例,全球超算Top500榜約半年釋出一次。最近一期的Top500榜中中國214臺超算上榜,在數量上蟬聯第一,美國113臺佔據第二多。神威太湖之光、天河 2A分別位於第4名和第6名。日本即超算“京”的失敗基礎上推出後續“富嶽”時隔9年再度登頂,而美國的超算“Summit”、“Sierra”被擠到了2、3名。
中國的的超算之路並不算晚,源自“玻璃房子”的故事
上世紀80年代,是有工業部物探局花重金買了一臺IBM大型機,但附加條件則是將該主機安置在一件玻璃房內,並實施24小時全方位監控,且進出門的鑰匙、啟動密碼也由美掌控,以此來防止我們“竊取技術”。
1983年12月,每秒鐘運算超1億次的“銀河”超級計算機研製成功,中國成為繼美國、日本之後,第三個能獨立設計和研製超級計算機的國家。此後,銀河2號、銀河3號、銀河4號接踵而來,中國成為少數能釋出5~7年中期數值天氣預報的國家之一。
90年代初,為了徹底打破國外對高效能計算機的壟斷,國家派出了一直年輕精幹的科研小組遠赴美國矽谷去進行曙光一號的研究。1993年,曙光一號並行機研製成功,而在曙光一號誕生的第三天,美國立馬宣佈解除10億次計算機對中國的禁運。
由於大規模並行機代替向量機,1999年中國推出了神威1號,聯想集團也於2002年推出了“深騰”叢集並行機。2005年,中國的超算算力突破10萬億次/秒。2010年“天河1號A”首登超算榜首,但很快被日本“京”取代。2016年至2018年“天河2號”、“神威太湖之光”霸榜首長達5年。
超算的意義何在?為什麼那麼多國家樂此不彼的進行投入超算算得上是“國之重器”,至今超算已經廣泛的應用於氣象氣候、石油勘探、海洋環境、航空航天、宇宙模擬、密碼研究、核爆模擬、武器研製、材料科學、工業設計、地震模擬、動漫渲染、深度學習、人工智慧、生物醫藥、基於工程、資料探勘、過程控制、金融分析、公共服務等各個方面。比如:飛機制造領域,經常要計算飛機附近空氣的流動,以及飛機本身的受力情況,這時就需要把空氣、機體分割成一個一個的小塊塊,分別計算每個小塊的運動和受力,再整合起來得到整體的運動和受力情況。
要把1個1立方米的立方體分割成1立方毫米的小立方塊,就需要對10億個小方塊進行計算。假如用單個CPU核心,就需要連續做10億次運算,這個過程可能要花上一整天,但如果把10億個小方塊分成10份,每個CPU核心只計算1億個小方塊,然後所有的結果最後整合起來,就能快上10倍,大概2小時左右就能算完。
如果這個例子還不足以打動你,那超算用來原子基本性質的量子力學計算、藥物反應過程的分子動力學模擬、黑洞碰撞的相對論模擬、大氣運動和天氣變化的預測、橋樑設計中的受力計算等等,在基礎科學遲遲不得突破的今天,是不是更加有可能突破“質子鎖”呢?
龍芯用在“超算”上還是太弱了假如多CPU工作效率能達到100%,現實不可能,7TFlops的FP64峰值效能,用龍芯3B需要47顆且功耗巨大、成本極高,用2~3顆申威26010晶片可以代替,而用一張Tesla V100就能解決。晶片越多,排程就越困難,就好比5個人的團隊好管理,而500人的團隊管理難度幾何級數增加。
假如神威也能夠使用7nm支援的晶片和HBM2的記憶體和日本的“富嶽”同臺競爭,那麼誰勝一籌還是一個大大的問號。我們並不缺乏晶片,缺乏的是海思這種沒拿國家一分錢科研經費卻照樣領先的企業,缺乏的是先拿來再自主創新的這種決心。
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不是龍心,用的是中國產的申威sw26010型號晶片,和計算機名神威太湖之光別混了!龍芯的定位主要是民用市場,而申威的定位主要是軍事領域,所以申威成熟的更快一些!根據前一陣子的新一期全球超級計算機500強榜單,來自中國的神威太湖之光和天河二號分別佔據了第一和第二的寶座,可能人們對於超級計算機的研發可能存在認識的誤區,認為超級計算機的核心技術在於晶片,所以過多的關注我們研發的超級計算機是不是用了中國產晶片!
其實在專業人員的角度看來則不然,研發超級計算機的的兩張核心技術分別是高速傳遞資料的通訊裝置和高效的演算法,對於這兩項技術的掌握中國已經是走在世界的前列!當然,一款好的晶片也是不可或缺的,不然美國怎麼會在2016年宣佈對中國進行超算晶片封鎖呢?申威晶片的成功應用是對美國實實在在的打臉!