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高性能计算引起能耗问题 间接威胁气候环境

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高性能计算(High Performance Computing,HPC)设备计算能力出众,与此相对应,其“耗电能力”也是“首屈一指”,可谓是IT行业的耗电大户。为了追求出色的计算能力,HPC的节能之路曲折而漫长。

作者:计世网 2007年9月5日

关键字: 计算能力 能耗 CPU 高性能计算

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    高性能计算起源于科学计算,我国的高性能计算事业就是伴随着“两弹一星”工程成长起来的。在HPC发展早期,由于主要以科学计算为主要应用领域,解决面向科学的重大挑战性问题,所以人们把注意力更多地集中在了它的计算能力上。

    如今,HPC在我国已经广泛应用于地质勘探、气象预报、航空航天、环境问题、材料科学、生物科学等方面。而目前关系到企业应用的商业计算正在不断增加,上海超级计算中心副主任袁俊曾向记者表示,“上海超级计算中心的HPC投入应用后,为上海市的气象、环保、船舶、汽车、飞机制造、建筑、钢铁、石油、机电、生物医药、基因研究等各行各业提供了有力的高性能计算服务,为上海市带来了巨大的社会效益和经济效益。”

    正是在上海超级计算中心这样的单位的带动下,越来越多的高性能计算中心如雨后春笋般涌现出来。据上海大学计算机学院徐炜民老师介绍,光在上海高校系统,上海大学、复旦大学、上海交通大学、华东理工大学、华东师范大学、上海电力学院等院校就都已经或者正在建设各自的高性能计算中心。

    目前,上海大学拥有一套含197个CPU节点的高性能计算机,作为校内主管高性能计算教学和科研的负责人,徐炜民曾经抱怨,HPC的教学和科研并没有得到校内各方的有力支持。但是学校领导对此却振振有词:“还不支持?每年60多万元的电费都交了,这还不叫支持?”对于一个普通高校的计算机学院而言,每年60万元的电费已经不是个小数字了。但是如果和北京市气象信息中心相比,上海大学的抱怨也只能算是“小巫见大巫”。

    赖能和是中国石油集团研究院数据处理中心的总工程师。据赖能和介绍,他所在的东方地球物理公司(BGP)主要以地球物理勘探业务为主,国内业务分布在12个省区15个油田,国际业务分布在全球27个国家。BGP在全球地球物理公司排名第四位,陆上地震勘探排全球第一位。

    据赖能和透露,BGP之所以具有如此强大的勘探能力,HPC在其中发挥了重要的作用。目前,BGP的HPC具有的CPU数量已经从2001年的134个增加到了12270个,其中10722个用于地震处理,1264个用于地震软件研发,156个用于地震采集,计算能力已经达到了100万亿次浮点计算。2008年之前,BGP的HPC所含的CPU至少要达到1.5万个,运算能力突破100万亿次/秒;到2010年,预计CPU总数将达到2万~2.5万个,处理能力要达到160万亿次/秒~180万亿次/秒。

    “CPU和计算能力的增加,直接给BGP带来的就是能耗增加。”赖能和给记者算了一笔账:如果增加10000个CPU,考虑到空间、照明、人员等环境因素和制冷设备冗余,光是大功率的专业空调就需要新增22台。目前,10240个CPU所耗的电费每年大约为970万元,每天将近2.6万元。如果将来增加到2万~2.5万个CPU,加上机房制冷空调、UPS等设备的能耗,那时的电费真可谓是一个“天文数字”。

    赖能和表示,计算能力和能耗的增加也是目前石油勘探行业的发展形势所迫。一方面,要确保国家能源安全,这一任务非常艰巨;另一方面,近年来随着油气勘探开发的不断深入,勘探开发的技术难度越来越大。油气公司为了解决复杂地表及地下地质构造成像问题,提高地震资料成像精度和勘探开发效益,减少勘探开发风险,加大了地震叠前偏移处理技术的推广应用力度,所以勘探公司必须大幅度增加自身的计算能力。

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