美国主导 欧洲追赶 | 中国超算的优势还剩多少？

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超算领先 全民狂欢

而在处理器层面 美国依然占据主导

面对欧洲联盟集结27家业内劲旅 奋起直追

目前占据一定优势的中国自研将去向何方

全文共1900字 阅读时长约10分钟

欧洲处理器计划迎纵向突破

近日，欧洲处理器计划（Europe Processor Initiative，下称EPI）发布最新进展，代号为Rhea的芯片组，运用N6制程工艺，输出模式为NoC（Network on Chips，片上网络），即将进入平台测试阶段。

EPI异构平台架构 图源 | EPI官网

异构平台也同时发布，覆盖处理器架构（Arm ZEUS, RISC-V），加速器MPPA（Multiple Purpose Processing Array，多用途处理阵列）, eFPGA（embedded FPGA，嵌入式可编程门阵列）等，以及配套软件，以协同多种电脑与网络环境，使性能达到最大化。


据悉，Rhea芯片面向百亿亿级高效能运算（High Performance Computing, HPC），应用场景包括超级计算机（Supercomputer，下称“超算”） 与汽车工业等。


由于超算运行过程中，需调动通用服务器与加速器来进行复杂数据并行等处理，而异构平台架构的构建则是其中重要一环。

EPI计划发展路线 图源 | 官网

因此，在EPI成立一周年之际，发布相关进展，被称为欧洲超算领域关键节点。按照EPI规划，该系列芯片将于2021年投入使用。


EPI计划在欧洲高效能运算（High Performance Computing, HPC）中扮演主要角色，集结来自欧洲10国的27家企业，旨在开发低功耗微处理器，确保可与美国、中国、日本在HPC领域并驾齐驱。

欧洲联盟伤心超算500强

理想很美好，但现实却很骨感。横向比较欧洲与其他主流超算地区，在自主研发与应用落地等方面，仍存在较明显差距。

超算500强前10位 图源 | Top500官网

完整版请进入：

https://www.top500.org/list/2019/11/?page=1

2019年11月19日，最新全球超级计算机500强榜单发布，以前十名为例，欧洲占两席（瑞士的Piz Daint与德国的SuperMUC – NG），制造商分别为Cray（美国）与联想。



相反，美国占最多席位，共5家公司入榜。其中Summit排名第一，其他分别是Sierra，Frontera，Trinity与Lassen；来自中国的神州太湖之光与天河二号分别位列第三与第四位。


从500强榜单数量来看，中国境内有228台超算上榜，蝉联上榜数量第一，比半年前的榜单增加9台；美国以117台位列第二。从总算力上看，美国超算占比为37.1%，中国超算占比为32.3%。

中国超算处理器自研魄力与成果

值得一提的是，相较于英国头部超算企业合作国外厂商而言，以太湖之光为代表的中国企业，目前均可实现自主研发。


太湖之光由中国国家并行计算机工程技术研究中心（NRCPC）开发，安装于无锡国家超级计算中心。太湖之光的的计算节点能耗约为15.3兆瓦，其搭载的是国产处理器申威26010。

太湖之光中的自研超算处理器 图源 | njdaily.com

申威26010采用了“CPU+加速器”的方案，为64位RISC（主频1.45GHz），拥有260个处理核心和4个内存控制器。包括四个核心组，每组有65个内核，由8×8 Mesh架构计算集群（CPE）、一个管理单元（MPE）、一个内存控制器（MC）组成。


其中，MPE和MC也可以被当作独立的处理核心，前者负责系统管理和通讯，后者则用于浮点运算，单个内存（128bit的DDR3）带宽为34GB/s，共提供136.5GB/s的带宽。

天河二号超算系统机房 图源 | paperchinaso.com

此外，天河二号由中国国防科技大学（NUDT）开发并部署，依托中国广州国家超级计算机中心的系统，以每秒6.14亿亿次的浮点运算速度排名第四。


搭载英特尔Xeon处理器，运行的是基于Linux的麒麟系统，创新性地采用了异构融合体系结构。天河二号的计算节点能耗约为18兆瓦，加上散热系统的整体能耗在20兆瓦以上。


由于其使用的不是国内自研的处理器，所以在处理器方面受到国外的制约，2015年4月9日，美国商务部发布报告，决定拒绝英特尔公司向中国的国家超级计算广州中心出售至强芯片用于天河二号系统升级的申请，这也是它与太湖之光最大的差距。

超算处理器三分天下如梦一场

综上，不难看出，欧洲启动EPI计划，目标剑指超算中的核心处理器部分，直接挑战英特尔在该领域的霸主地位。2018年11月超算前500榜单中，共有95.2%的项目使用英特尔CPU。

英特尔超算解决方案展示 图源 | 官网

虽然英国老牌半导体IP厂商Arm，曾第一次直接出现在2018年11月份的500强榜单中，其与惠普合作，为剑桥公司打造代号为Astra的超级电脑，被运用于美国核能安全委员会，该项目最终排名第205位，但是Arm作为底层架构王者，拉通前后端产业链，并非其聚焦与擅长的领域。


商业角度来看，加入EPI计划，之于Arm也是开辟新型市场的机会，同时也可兼顾与英特尔的合作关系，纵使可能Rhea家族与Intel在超算领域兵刃相接，也丝毫不会影响Arm营收分毫。


中国太湖之光自2016年起放弃使用Intel，并对接自主研发的处理器平台。即使欧洲如计划于2021年推出Rhea处理器，相较于中国也落后至少5年。


但是，欧洲集结区域内半导体行业头部企业，合理构建超算处理器生态，后续在商业推广与项目落地方面，可能存在相当优势。随着2021年第一代处理器问世，欧洲是否可促使在超算领域的重新洗牌，拭目以待。




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