英特尔协处理器鼎力最强超算“天河二号”

2010年11月我国首台千万亿次超级计算机”天河一号“登顶全球超算500强，后被新的系统所超越。时隔两年半，2013年6月17日消息，由中国广州国家超级计算中心构建的“天河二号”在第41届全球高性能计算机500强（TOP500）排行榜中被评为全球最强大的超级计算机。

“天河二号”（Milky Way 2）系统，峰值性能达到54.9 PFLOPS（每秒54.9千万亿次浮点运算），性能超越上一届TOP500排行榜榜首两倍以上，上届冠军“泰坦”本届将至第二。“天河二号”系统强大的计算能力均由英特尔处理器提供，采用数万颗英特尔处理器和协处理器打造，其中包括48,000颗英特尔至强融核协处理器和32,000颗至强处理器。

新品发力 登顶TOP500

“天河二号”是自1997年以来，完全基于英特尔技术的第一款登顶TOP500榜单的系统。在本届TOP500发布现场，英特尔同时发布了至强融核3100 和 7100 产品家族，扩展了现有的协处理器产品系列，并从成本和性能角度为用户提供更丰富的选择。其中7100 产品家族提供最佳性能和最高级别的特性，包括集成了61个时钟速度为1.23GHz的内核、拥有16 GB的内存容量支持（比此前加速器或协处理器支持的内存容量提高一倍）和超过1.2 TFlops的双精度浮点计算性能。3100产品家族被设计意在提供出色的性价比优势。

至强融核(Xeon Phi)协处理器是英特尔去年针对高性能计算发布的新产品线，采用集成众核（MIC）架构，与处理器的协作处理，达到性能的极致。在去年的TOP500上，采用至强融合协处理器的系统就有不错的表现。

在第41届全球高性能计算机 500 强排行榜中，超过80％（403套系统）的上榜系统采用了英特尔处理器。在该榜单的所有新晋系统中，则有超过98％的系统采用了英特尔处理器。该榜单中还有11套系统配备了英特尔至强融核协处理器，其中包括性能级别达每秒千万亿次浮点计算的系统，如峰值性能达54.9 PFLOPS（每秒54.9千万亿次浮点计算）的“天河二号”系统和峰值性能为8.5 PFLOPS（每秒8.5千万亿次浮点计算）的“Stampede”系统。

据了解，除采用加速计算能力的至强融核协处理器以外，“天河二号”超级计算机配备的32,000颗处理器为基于Ivy Bridge微架构的12核至强E5-2600 v2处理器，采用22nm制程工艺，目前还未正式发布，是英特尔支持超级计算机用户的“先期供货（early ship）”。该处理器预计下季度正式供货，相比上一代产品性能提升了56％。

意在百亿忆次

英特尔同时透露了第二代英特尔至强融核产品（代号“Knights Landing”）的详细信息。这些全新的产品和技术将继续大幅提升全球超级计算机的能效和性能。

纵观整个高性能计算市场， HPC服务器市场的年收入预计将于未来四年增长36%，从110亿美元增至150亿美元。各个行业和领域对快速计算、模拟和制定更明智决策的需求持续推动着超级计算机的快速发展。 超级计算机现在被用于提高天气预报的准确性、帮助探索更高效的能源、研究疾病的治愈方法、对人类基因组进行测序及大数据分析等工作。

从MIC构架“天河二号”夺魁，不能难看出，至强融核将成为未来超级计算机性能的保证，随着应用至强融合的超级计算机相继投产，协处理器将成为未来的一大趋势。该系统被定义为“微异构架构”（Neo-heterogeneous architecture）， 即具有多种类型、可提供计算力的硬件架构，但却由通用编程模型予以支持，以简化开发和优化过程。这一优势是传统异构架构（使用CPU与GPU加速器的组合）所无法实现的。英特尔表示预计到2018年，采用“微异构”的超级计算机将突破百亿忆次。

“天河二号”是我国超级计算机重登“世界之巅”，在举国振奋的同时，也肯定了协处理器发挥的功效，随着技术的发展，高性能计算也将越来越普及，在医药研究、天气预测、碰撞试验等关乎民众生活的领域也将不断推进，相信HPC将成就更完善的未来。