透过高性能计算发展趋势看AMD四核技术

四核巴塞罗那契合高性能计算发展趋势

    高性能计算 （HPC）新的发展趋势对计算机硬件也提出了更高的要求。AMD即将发布的四核皓龙处理器巴塞罗那在节能和浮点计算能力、以及内存带宽和系统I/O、虚拟化、可重构计算等方面的优异特性，比较好地契合了HPC的发展趋势和应用需求。

    以刀片服务器发展趋势为例，具体到四核处理器技术上，就要求处理器具备更高的每瓦性能，或者说在功耗不变的前提下大幅提升性能，最好还能降低远程监控的资源开销——可以看到，四核巴塞罗那通过增强的PowerNow！、CoolCore和双重动态电源管理等技术实现了极为精确的功耗控制，从而实现了CPU核心从两颗增加为四颗，但功耗不增加，并且性能大幅提升。此外，巴塞罗那还通过LWP（Light-weight Profiling）规范来降低了远程监控的CPU资源消耗，满足了这一大趋势。

    巴塞罗那在节能降耗、虚拟化以及智能缓存方面的特色，也符合绿色计算和可重构计算的趋势。由于巴塞罗那集成了内存控制器，支持功耗较低的DDR2内存，因此在那些需要大容量内存的应用中，采用AMD皓龙和DDR2的服务器节能效果较好。例如，在进行SPECfp_2000_rates测试时，1GB DDR2内存功耗是4.62W，而1GB FB-DIMM内存功耗是12.65W，更重要的是，在服务器处于空闲阶段，前者的功耗只有1.79W，而后者的功耗却是10.42W，而且这一优势还将随着内存规模的扩大而呈线性增加。

    除了刀片服务器，在中端市场上，巴塞罗那也为大SMP服务器的实现提供了技术支撑。例如，曙光早在2005年就通过交叉互连架构实现了支持8颗双核皓龙CPU的天阔A950服务器，而现在通过采用巴塞罗那处理器，能够做到32核的无缝扩展，从而能够帮助国内厂商在那些被国外品牌小型机占据的领域如金融电信获得一定的竞争力。需要知道的是，在中国市场，2007年非x86架构服务器以4.2%的销量份额却占据了49.9%销售收入份额，而这块利润丰厚的市场基本被HP、IBM、Sun等国际厂商把持。

    在虚拟化方面，AMD的快速虚拟化索引技术（Rapid Virtualization Indexing）能够让虚拟机和CPU直接通信，而无须通过传统的Hypervisor层，从而进一步提升虚拟化的性能；而DEV技术和Tagged TLB技术则让虚拟机在物理内存中的寻址和切换效率大幅提升，从而提高虚拟机效率；在缓存方面，巴塞罗那采用共享2MB的三级缓存，可以让多线程调度更加灵活。共享的三级缓存不仅提供了更大缓存的功能，而且也为多个内核之间提供了数据交换的通道，使得核与核之间的带宽更大。

    此外，巴塞罗那具备每瓦性能、128位浮点计算等方面的领先特性，加上AMD大力推广的Torrenza加速计划，使得个人桌面HPC成为可能。基于Torrenza计划对FPGA的深层次发展意义深远，巴塞罗那将会推动芯片级虚拟化技术的进一步发展。

    尤其值得关注的是，通过采用3125颗四核64位2.0GHz 巴塞罗那CPU，就能够构建出Linpack性能达到每秒百万亿次的超级计算机，而且凭借出色的每瓦特GFLOPS性能以及每平方英尺GFLOPS性能等特点，AMD四核技术也为构建千万亿次机提供了基础。据了解，当前包括Cray、IBM、Sun等巨头在内的厂商都有采用四核皓龙巴塞罗那构建千万亿次机的计划。

    AMD巴塞罗那的上述技术特点比较好地契合了高性能计算的发展趋势，我们期待其能够推动国内高性能计算产业的发展。