中国HPC大起底

HPC（高性能计算）处于计算领域的最高端，是衡量国家计算机水平的重要标志，已经成为各个国家竞相争夺的制高点。

以往一提起高性能计算机，人们马上就会联想到用于尖端科学计算的超级计算机。实际上，高性能计算机90%的用途是非科学计算的数据处理、事务处理和信息服务，它早已不是象牙塔里的阳春白雪。随着“网络计算”和“后PC时代”的到来，很多网络应用需要将分布全球的大量客户端设备，连接到远程服务器上，这样的服务器大都是高性能服务器上，需要能完成高性能运算。

一直以来，很多人都有一个认识误区，认为高性能计算机是面向高新产业和服务业的，而传统产业（尤其是制造业）并不需要使用。事实上，高性能计算机能够广泛应用于生物、信息、电子商务、金融、保险等产业，它同时也是传统产业（包括制造业）实现技术改造、提高生产率——“电子生产率”（e-productivity）和竞争力的重要工具。高性能计算已从技术计算（即科学计算和工程计算）扩展到商业应用和网络信息服务领域。

在目前的中国，HPC现状到底如何，存在什么问题呢？为深入研究上述问题，ZDNET（中国）在2009年8月在全国开展HPC应用大调查，调查覆盖金融、电信、教育科研、制造、生命医学等行业，共计53份有效问卷。调查结果表明，中国HPC大部分在2005年及其以前就有了部署，但目前使用还集中在传统的技术计算领域；主HPC系统CPU家族以INTEL为主；国内厂商在HPC系统方面表现不俗；由于应用层次急需提高，在HPC发展中孕育着许多合作机会，培训、合作研发和外包是三大合作机会。

HPC应用集中在传统的技术计算领域

从部署来看，中国的HPC大部分在2005年及其以前就有了大量部署，不过从2006年起，每年都近8%左右的单位部署新的HPC，从这个意义上讲，中国HPC应用领域正在逐步展开，逐步从象牙塔走向更多的应用领域。

HPC部署时间（%）

主CPU家族以Intel为主，占有率超90%

几乎所有的CPU厂商都会在HPC领域有所作为，作为世界著名的芯片厂商如Intel、AMD、IBM等都在HPC领域有突出的表现。从图4可以看出Intel X86家族的CPU占据了中国HPC领域的CPU的主要为主（66%），遥领先于AMD和IBM，排在第二位的是Intel的安腾系列CPU(占24.5%)，如果按公司计算，Intel的CPU在HPC领域占据了超过90%的份额，紧随其后的是AMD的X86家族的CPU，占15.1%。

HPC处理器架构（%）

在很多的人印象中，IBM应该在HPC领域有更高的作为，旗下的深蓝系列产品更是名声在外，但在中国的HPC领域，IBM仅占不到10%(9.4%)比例。这可能与本次调研的对象有关，IBM在中低端HPC领域的优势并不明显，但在高端、甚至超高端领域的作用，其地位更加明显。

从CPU的型号来看，Intel Xeon 54xx系列、Intel Xeon 3xxx系列、AMD双核Opteron系列和AMD四核Opteron系列占据了较大的份额，取得相对领先的位置，其他厂商的CPU表现很不明显。但是从Intel和AMD相比较，Intel的产品线更加齐全。而且值得注意的是，2009年3月刚发布的至强5500已经获得了可观的比例，也证明了这款CPU在HPC领域的后起之势之强。

HPC系统中的主运算CPU型号（%）

从HPC计算节点所使用的服务器类型看，当前的HPC计算节点多为多路CPU架构，并且多以机架式、刀片式服务器形式存在，而机架式服务器又多以1U和2U服务器位置。

从图中可以看出，除8路或者以上服务器类型比例稍低以外，各种规格的服务器都有较大比例的用户购买。其中1U服务器和2U服务器的比例几乎相同。相对来讲，2路服务器的比例较4路服务器的比例更高。

HPC计算节点所使用的服务器类型（%）

随着技术发展，更多的计算节点整合在一起构成一个较大的计算网络，每个计算节点可以支持多个计算核心，随着多核技术的发展，将来每个计算节点将会有更多的计算核心。调查结果表明，51%企业计算节点数量少于100个，23.5%企业计算节点数量在100个-200个之间。

CPU选型关注多核运算能力和整数与浮点运能力

CPU是HPC选型时的重要参数，客户在选择CPU时都关心那些问题呢？调查结果表明：

首先关注高效的多核运算能力(56.6%)。目前新一代应用在HPC的CPU大多支持多核运算能，多核运算能力的效率是关注焦点，如何提升多喝运算能力将是计算技术一直的焦点。

其次关注整数与浮点运能力(54.7%)。这是一个长期关注焦点，也是HPC的传统优势，相信也会成为长期的焦点。

第三关注平台整体的I/O带宽(35.8%)。当前的HPC很多都应用在非技术计算领域，比如：网络信息处理等。当HPC运用在这些领域时，就要求HPC有较强的I/O处理能力，相信随着中国计算环境的改变，这个方面的需求会更加强烈。

第四平台的内存带宽(34.0%)。 由于数据量急剧增加，尤其是互联网信息处理、大规模数据库信息处理(数据挖掘等)，对内存带宽的要求将越来越高，HPC系统将越来越关注这个方面。

HPC客户所关注的系统能力

HPC系统提供商国内厂商表现不俗

虽然能提供HPC芯片的厂商不多，但是能提供HPC集成系统的厂商就相对较多了，在这个领域，中国本土的计算机厂商表现相当不错。从统计图上可以看出，排在前5名的依次是曙光(39.6%)、IBM(34.0%)、惠普(32.1%)、戴尔(22.6%)、联想(17.0%)。尤其是曙光，依托中国科学院计算所的强大科研力量，先后制造了大量的满足不同需求的HPC系统，成就了中国HPC第一名。

降低能耗是HPC当务之急

从用户角度看，中国用户对HPC的应用满意度较高。从图10可以看出，基本满意和很满意的比例占了81.6%，这个比例是相当不错的。

HPC应用满意度（%）

用户对HPC不满意的方面表现为多种多样，排在前4位的问题主要是能耗太高(占41.5%)、应用开发人员短缺(占26.4%)，软件并行效率不高(占26.4%)、成本太高(占24.5%)。

在商业竞争条件下，成本随着时间的推移会大幅降低，能耗会随着技术的进步，同样大幅降低，从目前一些厂商新的CPU来看，能耗都得到了较大幅度的提高。但开发人员缺乏和软件效率实际上是两个具有很大相关的问题，由于专业开发人员的缺乏，肯定会在一定程度营销软件的并行效率。