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挑戰(zhàn)神威太湖之光,日本超算有什么獨到之處?|解析

本文作者: 鐵流 2016-12-14 10:46
導語:日本京有什么獨到之處?

在中國神威太湖之光率先將性能沖到100P后,日本也按捺不住了,日本富士通發(fā)布了要建1000P超算的PPT,而且還引ARM為外援。也許有人會問,能成么?

其實,日本在超算上的技術實力并不差,而且還曾經有過京這樣曾經雄踞TOP500榜首的大機器,雖然在TOP500上被后來者超越,但在Graph500上依舊雄踞榜首。只是日本經濟持續(xù)低迷和時運不濟,日本超算逐步被中國和美國拉出了距離。

挑戰(zhàn)神威太湖之光,日本超算有什么獨到之處?|解析

(日本京)

日本超算京才是世界第一?

就在神威太湖之光在TOP500榮登榜首之際,日本經濟新聞報道,“神威太湖之光雖然排名比較靠前,但其適合的領域有限,對于用戶而言是比較難用的機器”,日本很多相關人士表示,“超級計算機要有用才行”。

日本東京工業(yè)大學教授松岡聰說——

“京與神威背后的設計思想有很大的不同,京是通過擴充海量內存,可廣泛應對各種現實運算的超級計算機。在500強中速度雖然僅為神威的九分之一,但京即使面對復雜的運算也不容易減速。神威雖然排名比較靠前,但被認為其適合的領域有限。松岡表示神威對于用戶而言是比較難用的機器,這點不可否認?!?/p>

 為此,筆者咨詢了業(yè)內專家,他認為松岡說的有一定道理,并表態(tài):

“客觀地說,如果我自己出錢買的話,我選擇京”。

也有業(yè)內專家表示——

“畢竟異構眾核是大趨勢......從計算性能上看,神威太湖之光依然是世界第一”

京有什么獨到之處?

雖然京在Linpack性能上大約是神威太湖之光的九分之一,盡管日本目前并沒有建設出能與天河2號、神威太湖之光相匹敵的超算,但就京本身而言,還是有其獨到之處的。

2016年7月,在Graph500排行榜上,京連續(xù)第三次奪得冠軍——

在測試中京用0.45秒時間成功解開了由大約1萬億個根節(jié)點及16萬億個分支節(jié)點組成的大規(guī)模圖表廣度優(yōu)先搜索問題?;鶞蕼y試得分為38621GTEPS。排名第二的是中國的神威太湖之光,成績?yōu)?3756GTEPS;排名第三的是美國的紅杉,為23751GTEPS,排名第四的是美國米拉,14982GTEPS。什么是Graph500呢?其實,除了強調Linpack性能的TOP500,還有強調內存帶寬和延遲的Graph500,和強調節(jié)能環(huán)保的Green500。

Graph500對全系統(tǒng)的內存帶寬和內存延遲有很高的要求,而計算能力本身已經不影響測試結果了,這種測試偏向于訪存密集型運算,在大數據分析以及大規(guī)模圖表分析等場景下比較有意義。

近年來,有觀點認為Linpack測試已經過時了,TOP500創(chuàng)始人之一的田納西大學教授Jack Dongarra就提出了HPCG測試,與Linpack關注線性方程的計算性能不同,HPCG更加看中整體性能的平衡,能代表了共軛梯度迭代法的一類應用的計算和通信特征,但也僅僅代表了某一個方面的特征,并不能涵蓋超算的所以特征。如果計算性能和通信不是一個量級的,即便兩項指標分開看都很強,但也會導致HPCG偏低的結果。截至目前,HPCG還沒有被業(yè)界廣泛接受。

在HPCG測試中,京的表現也不錯,僅次于天河2號,成績?yōu)?54.4TFLOPS,天河2號的成績?yōu)?80TLFOPS,位列第三的神威太湖之光HPCG性能是371.2TFLOPS。如果用代表運算實際效率的HPCG/HPL這項指標看,天河2號的HPCG/HPL參數為1.1%,神威太湖之光的HPCG/HPL參數為0.4%,而京的HPCG/HPL參數為4.9%。HPCG更看重綜合性能,要求計算性能、內存帶寬、延遲等指標兼顧,一旦出現某項性能特別強的情況,也就是出現偏科的情況,即便幾項指標都不差,也會出現HPCG運算速度偏低的情況。

計算和通信的不平衡導致HPCG/HPL偏低

神威太湖之光HPCG/HPL偏低的原因就在于計算性能和通信等要素之間的不平衡程度較高——神威太湖之光之所以能在TOP500排名第一、Green500排名第三、在Linpack浮點性能93PFLOPS、Linpack效率高達74.16%的情況下,性能功耗比達到6G/W,做到了兼顧計算性能和節(jié)能環(huán)保,而且這還是在處理器的制造工藝落后Intel兩代,采用28nm制造工藝的情況下做到的,原因就在于借助大量處理器并行來提高運算速度,同時通過降低耗電極大的存儲器性能來削減能耗,這會加重綜合性能上的不平衡——這種不平衡并非是計算性能差,或者互聯(lián)網絡差——在計算性能上神威太湖之光是頂級的,在互聯(lián)網絡方面,神威太湖之光只是主流水平,還稱不上頂級的互聯(lián)網絡正是因為計算和通信上的不平衡,導致神威太湖之光HPCG/HPL參數偏低。

而京在這項參數上之所以高,就是因為雖然在計算性能和通信并非頂級水平,但因為計算性能和通信屬于一個量級,加上屬于同構超算的因素,所以HPCG/HPL參數會比較高。

這兩個測試的意義在于說明了京的易用性較好,而且通過擴充海量內存,可廣泛應對各種現實運算,具有較廣的應用面,而且在計算性能和通信上做的非常均衡。相比之下,神威太湖之光就屬于各方面性能都不錯,但計算性能特別強悍的類型,在均衡性上是不如京的。但這并不意味著神威太湖之光就不如一臺幾年前的大機器,實際上,在絕對性能和在神威太湖之光所擅長的應用上,京是無法企及的。

日本下一代超算會是什么樣?

在德國法蘭克福舉辦的國際超級計算機大會上,日本富士通公司透露它的下一代超級電腦Post-K將使用ARMv8 架構,根據富士通公布的計劃Post-K計劃在2020年推出,計劃應用性能是K的100倍,也就是性能將達到1000 PFLOPS,換言之就是神威太湖之光性能的10倍。

另外,富士通還公布了可以用于建設100P超算的技術儲備——SPARC64 XIfx處理器,該款處理器有32個核心用于計算,2核心用于運行OS服務,有點類似于BlueGene/Q,采用20nm制造工藝,雙精浮點性能超過1TFlops。至于日本能不能將技術圖紙變成現實,只能有時間來檢驗了。

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