多核技术是削弱超级计算机性能的元凶？

CPU厂商在几年前就达到了性能极限，无法让他们的处理器变得更快，因此提高性能的解决方案就是选择多核技术。

当然，这看上去在高端性能方面起不了太大作用。新墨西哥州圣地亚国家实验室工程师做的一项测试发现，多核处理器起不到帮助作用，甚至在高性能计算领域它是一个阻碍。

这个问题是有两面性的：首先，正如超级计算机TOP500榜单显示的那样，上榜的大多数系统都是基于x86架构的，而x86从来就不是专门针对超级计算机的处理器。它对内存带宽和内存管理都是具有限制性的，没有用于个人电脑的x86架构却被超级计算机所采用。

圣地亚国家实验室的工程师发现，添加的内核数越多，性能削减的就越厉害，这是因为内存无法与CPU相同步。而且，英特尔和AMD的四核处理器的时钟频率似乎都低于他们的双核处理器，因此CPU的速度也相应降低下来。

市场调研机构IDC高性能计算研究分析师Steve Conway表示，这个问题已经存在有一段时间了，多核技术加剧了这个问题。他说：“x86处理器从来都不是针对高性能计算、彼此之间进行高速通信设计的。”

IDC关于用户对高性能计算的用途进行调查发现这个问题早已存在。到目前为止，接受IDC调查的站点中有21%发现他们的应用在新硬件平台上的性能并不如在老平台上的性能，有超过50%的站点预计他们将在未来的一两年中也遇到这个问题。

Institute for Electrical and Electronics Engineers (IEEE)发行的刊物IEEE Spectrum中曾经提到了内存问题。圣地亚国家实验室的工程师发现，问题的根源就是CPU与内存之间的连接。

英特尔的前端总线一直被认为是CPU和内存之间的瓶颈，因为所有四个核都必须通过那唯一的一个网关。虽然每个处理器的内核数增加了——英特尔计划推出6核处理器，甚至在明年还将推出8核Nehalem处理器——但是在CPU和内存之间的连接数并没有增加。

速度降低还有其他一些原因。许多应用并不是针对并行计算设计的，因此这些应用在单核处理器上运行的性能可能要高于8核处理器，这完全取决于应用本身的特性。

有一种并行应用能够很容易地在多核处理器上运行，因为任务可以被分成若干个小块，并且将这些小块分配到所有这些内核中，这样这些内核就不受其他内核工作的影响。

SETI@Home等分布式计算项目就是很好的例子。每位用户从一大堆数据中心获得一小部分数据进行处理，这与其所有人的工作都是彼此独立的。

但是当步骤A的结果需要传送给步骤B的话，步骤B不会启动直到它获得所需的数据，这样所有并行化都是没有意义的。

这些超级计算机所面临的第三个问题就是他们庞大的体积。超级计算机有时候会占用一幢建筑，有几排机架或者刀片组成。如果当一个内核需要80英尺开外一台机架中的数据的话会发生什么？如果以超级计算机的标准来衡量的，这将是一个漫长的等待。

Conway表示，AMD的皓龙处理器虽然没有前端总线，但是也存在这个问题，即使英特尔转移到消除了前端总线的Nehalem架构中，依然如此。他说：“如果是单核处理器，你有x内存。现在处理器有四个内核，每个要占用1/4的内存带宽。”