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富岳夺魁 中美欧日角逐E级超算
2020-06-24 14:10:15
来源:
铁流
日前,“TOP500”发布最新运算速度排行榜,日本理化学研究所计算科学研究中心(神户市)的新机型Fugaku以每秒41.553京次的运算速度超越了美国超算Summit,跃居全球首位。Fugaku登顶的消息被媒体争相报道,一些分析文章把Fugaku夺冠和苹果弃用
英特尔
,改用
ARM
CPU
的事情联系起来大肆鼓吹,仿佛
ARM
将要取代X86成为
CPU
的王者。铁流认为,一些媒体的报道用力过猛,已经偏离事实了,就超算来说,采用
ARM
CPU
处理器
夺冠成绩值得肯定,但整体市场还主要是X86
CPU
或X86
CPU
+加速器。
富士通Fugaku和
A64FX
值得肯定
日本超算一直自成一体,早些年的京就采用SPARC
处理器
,如今选择
ARM
,而不是主流的X86,估计也和日本企业习惯于自成一体的做法有关。
Fugaku和排名第37的Flow,之所以把
处理器
指令集从京的SPARC改成现在的
ARM
,铁流猜测一方面和软银收购了
ARM
有关,另一方面与SPARC逐渐式微也有关系。由于X86授权拿不到,SPARC又逐步式微,因而选择近年来风头正盛,且被日本企业收购的
ARM
。
Fugaku超算和Flow采用的是富士通研发的A64FX
处理器
,这款
处理器
曾经在Hotchips会议上亮相,集成了52个核心,配备32GB HBM 2内存,带宽1TB/s,浮点性能2.7TFLOPS,使用7nm工艺生产。
A64FX的52(4+48)个核心和SW26010的260(4+256)个核心有相似之处,A64FX是四个管理核心+48个运算核心,SW26010是4个管理核心+256个运算核心。得益于SVE指令支持512bit浮点运算单元,这使得A64FX的浮点性能大幅强化。
SW26010相对于
CPU
+加速器的组合有一个优势,那就是共享存储避免了显示拷贝。如果采用
CPU
+加速器的组合,数据需要在
CPU
和加速器之间来回倒腾,会带来额外开销。SW26010的设计则避免了这一点。A64FX采用了和SW26010类似的管理核心+运算核心设计,因而在这方面,可能同样具有这种优势。根据富士通的规划,Fugaku只是阶段性成果,下一步计划升级到1000PFLOPS。
炒作
ARM
处理器
优势纯属莫名其妙
诚然,Fugaku和A64FX表现出色,但一些媒体把Fugaku登顶和苹果换芯两件事情联系起来大肆鼓吹,仿佛
ARM
将要取代X86成为
CPU
的王者,这就未免有些不妥了。
就苹果抛弃
英特尔
CPU
,选择
ARM
CPU
的事情来说,苹果换芯并非技术因素,而是商业因素。就桌面
CPU
的性能、功耗、成本、生态而言,X86已经平衡的非常好了,全球暂时找不出在桌面
CPU
的性能、功耗、成本、生态等方面超越
英特尔
的公司。苹果把X86
处理器
换成
ARM
处理器
,主要还是基于苹果一贯的商业逻辑,意图打造苹果自己的闭环生态链,进而实现供应链的高度掌控。这样一来,就避免
CPU
上被
英特尔
分去一杯羹,在
CPU
、OS全部自己掌握后,苹果可以借此获取高额利润。
就A64FX来说,从数据上看,Fugaku和A64FX很出色,Fugaku的双精度浮点性能是Summit的2.8倍,从功耗上看,Fugaku也是Summit的2.8倍。也就是说,在性能功耗比这项属性上,Fugaku相对于Summit并没有提升。必须指出的是,A64FX采用的是7nm工艺,而Summit的Power9是14nm工艺,GV100是12nm工艺,在
处理器
工艺领先一代的情况下,Fugaku相对于Summit的性能功耗比并没有提升。作为对比,当年神威太湖之光夺魁时,在绝对性能和性能功耗比两项参数上都有明显提升。
虽然
ARM
的鼓吹者把低功耗和
ARM
划等号,国内还搞了一个绿色计算产业联盟,打着绿色环保的名义,挂羊头卖狗肉推广
ARM
服务器。但从实践上看,指令集对
CPU
性能、功耗的影响已经微乎其微了,真正对
CPU
性能指标有巨大影响的是设计水平和制造工艺。一些媒体用Fugaku登顶和苹果换芯论证
ARM
CPU
具有先天优势,将要取代X86
CPU
完全是莫名其妙。
X86
CPU
依然是超算主流选择
近年来,神威太湖之光、Summit、Fugaku相继在TOP500榜单上夺得第一,三款超算
处理器
的指令集分别是SW64、Power、
ARM
,由于冠军往往吸引了更多的目光,给人一种感觉,仿佛X86
CPU
在超算里已经落伍了。但只要看一下TOP500榜单就会发现,X86
CPU
在TOP500里几乎是刷榜的存在。
铁流查阅了TOP500资料,其中,采用X86
处理器
的超算有481台,采用Power的超算有13台,采用
ARM
的有4台,采用SPARC的有一台,是富士通的京,采用SW64的有一台,是神威太湖之光。
(HPC TOP500里非X86
CPU
机器,500台里共计19台)
从宏观数据上看,X86依然是超算的绝对主流,SW64、Power、
ARM
的占比非常少。由于X86的市场份额高,这使X86超算在应用方面更加便利,相比之下,采用SW64、
ARM
处理器
的超算则面临软件移植的问题,此前,非线性大地震模拟应用荣获戈登贝尔奖,就是工程师将这个应用移植到神威太湖之光超算上。相关部门为了扩展神威太湖之光的应用,也是花了大力气鼓励大家去移植应用。由于日本企业在超算京上已经积累了3000多项应用,未来日本企业也会经历应用移植这个过程。
总而言之,X86
CPU
依然是超算主流选择,而且应用丰富,便于商业化。Fugaku和神威太湖之光这类超算,如果要想把超算性能真正发挥出来,必须进行应用移植,在特定行业,或者自成一体的情况下自己玩是没问题的,但要商业化全球出售,恐怕就逊色于X86超算了。
中美欧日角逐E级超算
虽然日本这几年经济持续低迷,在全球超算竞赛上逐步掉队,在京之后罕有高性能超算问世,但日本企业的技术底子还是在的,本次的Fugaku则是日本超算实力的体现。目前,中国天河、曙光、神威E级超算正在研发中,美国和欧洲也在研发E级超算。未来几年,中美欧日可能会就E级超算进行一场竞赛。
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