今天上午在沪举行的“高效能计算机体系结构”国际战略高端论坛上,由上海红神信息技术有限公司牵头的“鲶鱼计划”,带来了一套有助于高性能计算机甩掉后顾之忧的“绿色方案”:高性能计算机升级为高效能计算机。
高性能变高效能
千亿次,十万亿次,百万亿次……位于浦东张江的上海超级计算中心里,有个不断突破自我的“神算子”——超级计算机,渴望在每年公布的世界高性能计算机排行榜上名列前茅。2008年,由中科院计算所国家智能计算机研究开发中心、曙光信息产业(北京)有限公司、上海超级计算中心联合研制的曙光5000A集群超级计算机——中国造“魔方”,终于名列世界十大超级计算机。而这正是美国、日本等发达国家在高性能计算领域你追我赶的真实写照。
这是因为,高性能计算已经成为科学技术发展中具有战略重要性的支撑工具,它与传统的理论研究和实验室实验一起被称为21世纪科学研究的三大“支柱”,是一个国家综合国力的重要标志。近年来,我国在高性能计算机领域取得了突飞猛进的发展:继国防科大“天河-1A”前年荣登全球超级计算机TOP500榜首之后,今年它和曙光的“星云”也分别排在世界TOP500的第5和第10位。
不过,随着高性能计算机不断刷新峰值计算的极限,其面前的“三座大山”似乎也越来越难以逾越:现有体系结构下的计算系统实际应用性能仅有峰值性能的5%-10%;用户无法自主参与计算资源的配置和计算过程的控制;高性能带来高耗能,例如谷歌的云计算中心日耗电量与整个瑞士日内瓦的相当。解决之道是:由高性能变为高效能。
“鲶鱼行动”在探索
高效能与高性能一字之差,却需要在计算体系结构上“颠覆性创新”——探索全新的计算体系结构,寻找高效能计算体系结构的创新之路。为此,在科技部和上海市部市会商合作框架下,2009年6月,国家863计划“新概念高效能计算机体系结构研究与系统实现”重点项目在上海启动,引领“十二五”期间我国高效能计算的自主创新研究。许是科学家们希望这一项目犹如一条活跃的鲶鱼,搅动传统超级计算领域的“一潭池水”,于是给它起了个形象有趣的代号——“鲶鱼行动”。
项目采用了对外开放的组织架构、公司化的运作机制以及超结构的团队组合方式,由“非主流”企业牵头组建的产学研共同体。目前,已经取得了重要原始创新——提出一种新概念高效能计算机体系结构,即“基于认知的主动重构计算体系”。结果表明,其能效至少比传统高性能计算系统提高10倍以上。与此同时,验证样机的硬件研制工作已经完成,正在进行关键技术和典型应用试验验证的后期工作,预计今年年底项目能按时完成。
被誉为“程控交换机之父”的中国工程院院士邬江兴指出,“鲶鱼行动”的研究成果极富前瞻性,开创了计算机体系结构研究的新方向,将催生可重构计算的全新产业链,这个产业链包括从器件到部件、硬件到软件、系统级到应用级、制造业到服务业,具有十分广阔的发展前景。
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高性能计算机:也是超级计算机,通常指由数百数千甚至更多的处理器(机)组成的、能计算普通PC机和服务器不能完成的大型复杂课题的计算机。
本报记者 马亚宁