欣喜与叹息：回首中国HPC TOP100 2009

笔者亲临了前不久在湖南长沙召开的中国高性能计算学术大会，在这次大会上，公布了最新一期中国HPC TOP100的排名。亲历现场的我的确能感受到国内那种对HPC的热情，而长久不被商业用户所知的一些国产品牌这次也高调亮相，并且一出手即不同凡响，比如本次TOP100排名第一的就是“银河”家族的姊妹机“天河”,让人着实的眼前一亮，但其实，生产“银河”的单位一直都没有闲着，只是碍于军工企业的身份而不便对外声张。不过，当我看到一些网站这类新闻报道下面的网友留言时，不免又有一些不悦，不少网友都在叫喊，CPU不是自己的，芯片组不是自己的，内存不是自己的，I/O接口不是自己，操作系统也不是自己的，这样的系统给我钱我也会搭。我不知道是不是因为恨铁不成钢，还是就是对中国的科技产业抱以敌意，凡事都向“山寨”靠拢，不知这种语言上的打压是否真的解气，但在我眼中，真是有些无语，可谓是“一声叹息”。不过，在我具体的阐述这个问题之前，还是想回顾一下本次大会所体现出的一些趋势，以及一些令人欣喜的地方。

1、天河一号惊世诞生

这肯定是头条新闻，具体的就不说了，ZDNet也对此做了详细的报道，作为继美国之后第二个推出千万亿次机的国家，我们有充足的理由感到高兴，而且这也是第一个将GPU用于HPC的千万亿次机，在国际上也处于先进的水平。虽然这台HPC更多是一种试验，不过明年在同一机房即将上马的更为强大的HPC更能证明中国人在HPC领域的实力。至于网友那些无理谩骂与攻击，我在稍后进行反驳。

2、英特尔的势力更加稳固

与全球的TOP500中份额占到了近80%一样，英特尔CPU在中国TOP100中的份额占到了77%，这表明无论是在中国还是全球HPC市场，英特尔在2009年可谓是高奏凯歌了。而仔细的看看中国与国际上的榜单，我们可以清楚的看到英特尔在2009年进一步稳固其势力的源头来自于Nehalem家族的强力助推。对于英特尔来说，Nehalem的变化绝对可以用革命性来形容，抛除了很多制约CPU核心性能的传统架构，从而让至强5500系列处理器异军突起，在HPC市场上可谓所向披靡。要今年3月发布后，6月份就有33套基于至强5500的HPC系统进入TOP500强，其中一个进入前十，而到10月份，在中国TOP100强的前10名中就有7套基于至强5500，包括排名第一的，中国第一台千万亿次机“天河一号”，其通用CPU就以至强5500为主。可以说，Nehalem架构对于HPC有着重大的好处，在未来的很长一段时间内，英特尔也将受益于这一架构的不断扩展，明年第一季度上市的8核心Nehalem-EX无疑还会对HPC市场格局带来更大的冲击。相较之下，原本占据架构优势的AMD，将在这一段时间呈总体的守势，争取在性能/功耗比方面赢取更多的用户，并保住自己的HPC市场上越来越低的份额。

中国HPC系统TOP10中，有7套采用了至强5500处理器

3、GPU通用计算强力介入

GPU通用计算并不是新鲜的话题，NVIDIA与ATI两大显卡巨头很早就在谈，而且都有自己的方案，不过真正大规模用于HPC应用的应该说就是2009年，这一方面是因为大家逐步认识到了GPU在超并行计算与浮点性能方面的巨大优势，而自身的计算需求也在迅速的增加，另一方面则是因为厂商的GPU通用计算方案也在不断的加强和完善，NVIDIA在这方面可谓是一个典型，其CUDA架构在帮助用户将传统的HPC应用移植方面进到了重大的作用，相比之下ATI（AMD）在这方面的声音似乎不多，不过这次的天河一号倒是让人开了眼界，虽然是用消费级的HD4870X2显卡，但也让人知道ATI的GPU通用计算的实力不容小觑。

借助于GPU的加入，HPC系统可以更轻松的获得更高的浮点运算性能

4、中国厂商表现不俗

在TOP100的榜单中，我们能发现中国HPC厂商的势力正在不断扩大，提供的计算能力也在不断提高，其中曙光公司获得了最大的市场份额，而一些原本在敏感保密领域里耕耘的厂商也逐渐走向前台，推出面向商用的HPC系统并获得了越来越大的市场份额，比如“神威”、“天河”就是这类对于外界来说比较神秘单位的产物，但这些单位在HPC开发领导工的实力相当不俗，只是很长一段时间因为面向军工领域供货，而不能做到广为人知，但从事HPC的厂商们都知道他们的来历，对于这些重量级的对手深入到民用市场的竞争中也充满了尊敬，毕竟这是个靠实力说话的市场。通过多年的打拼，中国厂商也终于可以在中国HPC市场上占据头把交椅，而随着那些“幕后单位”的不断开放与介入这一市场，相信在2010年，中国的HPC厂商表现会更为耀眼。

中国HPC厂商和相关单位在2009年中国HPC市场上取得了不俗的成绩，其中曙光公司占据了TOP100中最大市场份额

5、不得不说的话：中国HPC的硬件实力真的很不错！

回到开头时所说的，对于那些对中国HPC说三道四的网友，在此我要着重的表明，至少在硬件实力方面，中国HPC厂商的实力的确相当不错。有人会说都是国外的组件，有什么了不起的，有钱我也能做。不过，真对不起，欧洲和日本厂商现在还没有做出千万亿次机，你就能做了？那我还能造大飞机呢！大家可以看看TOP500强，又有几家公司是全部用了自己的组件生产出来的HPC系统，主CPU就那么几家、HPC厂商也基本不产内存、硬盘或SSD厂商也没有做HPC的，Infiniband也不是HPC厂商做的，10Gb以太网也不是HPC厂商做的，芯片组也基本随CPU厂商给的，只有少数HPC厂商在开发自己的CPU、芯片组或I/O，这些厂商的数量又如何呢？如果做个HPC就像DIY组装一台PC那么容易，为什么HPC厂商就那么几家，为什么水平又会参差不齐？显然，厂商必须要有自己的东西才能在竞争中脱颖而出，可这些并不是表面上被人所熟悉的，到现在为止，又有多少网友知道曙光5000芯片组呢？又有多少人熟悉HPC应用调优的过程呢？很多事情其实我们并不知道，国家也必没要让你知道，如果要深究那些通用组件的“国籍”无疑是件毫无意义的事情，最多是愤青用来歇斯底里的借口而已。

在此，我非常认同中科院软件所并行计算实验室副主任、国家863”高性能计算机评测中心”技术委员会委员张云泉博士的看法，即“美国的HPC硬件开发和HPC应用水平都很高，日本/欧洲的HPC硬件实力一般，但应用水平很高，中国则是硬件实力不错，但应用水平很差。”因此，如果说中国的HPC应用开发实力差，我无话可说，但如果说硬件实力差，绝对有待商榷。

其实，做HPC的厂商在全球也就那么几家，美国最多，其次就是中国，日本的HPC厂商都比中国少，欧洲就不用说了，也就是一个Bull较有名气。而且，由于中国特有的结构，很多高水平的科研单位（他们严格的说不是商业企业）都潜水很深。我们知道，HPC最早应用的领域就是军事，所以不管是哪个国家，对HPC系统需求最高的领域肯定有军事，在中国也不例外，这其中包括了航空航天器设计、船舶设计、弹药研究、核爆模拟等多方面的应用，但从事这方面的单位大多不为人所知。事实上，本次大会TOP100第一名的出品单位就有着强大的研发实力，据一些HPC企业的高层人士介绍，中国其实早就在自主开发HPC，包括了整套的硬件，如CPU、芯片组、主板、操作系统等，用于军事科研，但这些都是不能对外透露的。而这些单位有着如此的实力和积累，打入商用市场也就轻车熟路了，很难想像一个在商业市场长期默默无闻的厂商（以前只听说“银河”，但也是很早以前的事情了），能有如此的实力一鸣惊人？这期间如果间隔十年不搞研究、研发、设计、生产，有可能吗？所以在张口大骂所谓“国货不争气”之前，多动动脑子就能想到其中的缘由。

到了明年，我们也将会看到采用中国自主开发的CPU——“龙芯”来生产的HPC，但抱歉，里面仍然会有x86的CPU存在，是不是愤青们又要破口大骂了呢？而且龙芯的MIPS的指令集也不是中国人开发的，愤青们是不是又不爽了？不过，没人管你爽不爽，取得实实在在的进步才是根本所在，有本事你自己不用现有的所有基于外车标准硬件和软件，也打算出一个HPC，我在此给你磕1万个头。

在另一方面，从本次大会的学术论文增刊上，我也能看到中国科研人员正在紧随潮流。有关GPU通用计算的论文有很多，而这些成果的贡献者主要就是那些“潜水”的科研单位，在很多论文中都详细介绍了某种算法在ATI和NVIDIA的GPU上实现的设计理论和方法，以及GPU通用计算的效能分析，并进行了具体的对比测试，参加测试的产品包括了ATI和NVIDIA最高端的显卡，以及NVIDIA专门为HPC设计的TESLA。就在笔者前往长沙开会的当天上午，还在北京参加了NVIDIA授予清华大学和中国科学院过程工程研究所成为CUDA卓越中心，也可见中国在GPU通用计算方面的研究成就。可以说，在GPU通用计算应用方面，中国的应用开发水平并不落后。当然，又会有人跳出来说，“GPU不是中国的……”

总之，参加完本次大会，让我对中国HPC的真实水平有了进一步的了解，在赞叹中国在HPC领域取得的成就的同时，也感慨其不均衡的发展，正如张博士所言，在中国并不落伍甚至水平相当高的硬件平台上，跑的大多是国外的HPC应用软件，这就是应用开发领域严重缺乏积累所造成的必然结果，如果说一款HPC应用软件要经过10年才能达到优秀的运行的水平，那么就从现在开始算起，我期望10年后的中国HPC事业能真正的在硬件与软件两方面并驾齐驱，相信作为每个有真正爱国情结的中国人（愤青除外）都希望这一天能早日到来！

在此奉劝那些动不动就瞧不起中国厂商水平的网友们，先踏踏实实的从自己做起吧，如果你自认为不是愤青的话……