IBM将启动“蓝水”超算项目 采用Power7处理器

IBM将于明年发布全新的Power7芯片，用于伊利诺大学即将开发的全球最快超级计算机“Blue Water”（蓝水）。

该大学的超级计算机中心非常有名，曾经安装过虚拟和物理的知名超级计算机。《2001太空漫游》里面臭名昭著的智能超级计算机HAL 9000就是在伊利诺斯州Urbana搭建的，据此推测可能就是在伊利诺伊大学厄巴纳香槟分校。

尽管目标并不是人工智能，但是IBM“蓝水”超级计算机与HAL 9000以压根，都能够在很短时间内完成大规模复杂计算。它位于厄巴纳香槟分校内一栋专门的建筑中，理论上可以实现10 petaflops的性能，大约是目前最快超级计算机的10倍。

作为伊利诺大学国家超级电脑应用中心的一部分，IBM蓝水到问世之际将称为全球可公共访问的最大型超级计算机。

超级计算机实际上是大量用于解决一个复杂问题的微处理器集合。在处理器设计方面，即将问世的蓝水所采用的IBM Power7（将于2010年上半年公布）是IBM迈出的重要一步：Power7集成了目前最快超级计算机Roadrunner的芯片的功能特性。IBM系统和技术群组设计师Bradley McCredie表示，Power7融合了旗舰版Power芯片设计与Cell处理器的关键技术。

Power7芯片印模

McCredie在接受采访时表示：“我们从Cell项目中提取了一系列因素——做浮点运算的技术——并将其内嵌到Power7内核中。”

但这并不是Power7与众不同的唯一之处。Power7在一个芯片封装集成了8个处理内核，每个内核可以执行4个线程，从而将一个芯片变成了一个32核处理器。相比之下，Intel的高端Xeon处理器通常每个处理内核有2个线程。

伊利诺大学安装IBM蓝水超级计算机建筑的美术渲染效果

IBM还采用了创新的内存技术。目前几乎所有处理器都采用“静态”RAM内存作为片上内存，这种内存可以向高端处理器中增加高达数十亿个晶体管。IBM希望避过这种高成本、高芯片数量的设计，而是使用了一项被称为E-DRAM的技术，将晶体管总数控制在12亿个。McCredie表示：“如果我们在所有缓存中使用静态RAM的话，晶体管数量将超过20亿个。”

那么芯片速度呢？大约在3GHz～4GHz（IBM方面没有最终明确）之间，实际上要比之前主频为5GHz的Power更低一些。McCredie表示：“我们从其他方面来提高性能，例如密集的E-DRAM。”

IBM还从其他一些方面来提升性能，例如向芯片上使用电路（以前是外置于处理器的）来实现系统内存之间的通信，并且重新使用“out of order”指令。

那么IBM是如何冷却这些高密度超高速处理器的呢？水冷。IBM负责该项目的Ed Seminaro表示：“实际上我们在环境方面走得更远一些。我们采用了机房中常用的冷却和供电基础架构，将类似的基础架构迁移到集成了服务器、存储和互连硬件的更小型机柜中。”

Seminaro还表示：“整个机架都是水冷的。实际上我们直接对处理器进行水冷来散热。我们选择了水冷，因为这种方法具有很高的能源效率。”

全球最快超级计算机？

“蓝水”项目得到了国家科学基金会的资助，在此之前 国防部高级研究计划署（DARPA）的一个项目也采用了IBM Power7芯片。

Seminaro表示：“因为DARPA的加入我们比平时做了更多的工作。接下来就是蓝水项目，该项目得到了国家科学基金会的资助，基于DARPA项目所取得的成就来说我们有充足的信心。”

理论上来说蓝水超级计算机可以配置16384个Power7芯片，理论性能可以达到16 petaflops。不过IBM表示，初期性能峰值将接近10 petaflops，实际运行软件应用的“持续”性能大约是1 petaflop。

但是像DARPA和NSF这样的机构的目标并不是为了跻身TOP500强。Seminaro表示：“现在即时节点之间没有很高的带宽我们也可以得到很到的基准测试数据。因为在做这个基准测试的时候节点之间几乎是没有通信的，即使内存带宽很低也不会有什么影响。”

在蓝水项目中，节点之间的传输率是十分关键的。Seminaro表示：“该系统中任何两个节点之间的数据传输率都是每秒192GB，也就是峰值水平。因此，你可以在任何地点以这样的速度和不到一微秒的延迟获得数据。”

这种性能对于大型企业和政府机构来说很重要。Seminaro表示：“包括波音、通用和福特在内的很多企业都在很大程度上依赖这些系统。现在这些设备还进行了大多数撞击测试。气象预测的很大一部分也是在这种平台上完成的。”

蓝水是Seminaro自1999年所参与规模最大的一个超级计算机项目，他说：“它的规模的确是最大的。”

另外Power7也将面向商用服务器产品，Seminaro表示：“我们将在明年上半年出货用于我们商用产品的Power7处理器。”