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本文作者: 鐵流 | 2015-11-16 16:51 | 專題:成為世界最快,中國超算經(jīng)歷了什么? |
2015年4月,美國商務(wù)部決定對中國四家國家超級計算機(jī)中心禁售至強(qiáng)PHI計算卡,一石激起千層浪。
有人信誓旦旦地表示天河超算將無芯可用,要完蛋了;有人表示這種禁售不具備可操作性,幾個皮包公司就能解決中國超算對CPU的需求;也有人表示美國禁售是中國自主技術(shù)發(fā)展的大好機(jī)遇,西方封鎖什么,幾年后,中國在該領(lǐng)域取得技術(shù)突破的歷史將再現(xiàn);更有人表示,中國超算只是拿國外CPU做的組裝貨,不具備科技含量。
今年8月,德國萊比錫市發(fā)布的第43屆世界超級計算機(jī)500強(qiáng)排行榜,而11月10日至11月12日,在無錫召開的HPC China 2015大會發(fā)布的TOP100上,天河2號在兩個排行榜上依舊雄踞榜首。
時隔半年,天河、曙光等100P超算建設(shè)方案相繼進(jìn)入公眾視野,用實(shí)踐證明了美國禁運(yùn)至強(qiáng)PHI并未對中國超算建設(shè)產(chǎn)生多大影響。其實(shí),在過去半個世紀(jì)的時間里,歷史已經(jīng)證明了毛澤東同志的那句話——“封鎖吧,封鎖他十年八年,中國的問題就解決了”。
自60年代以來,美國和蘇聯(lián)同時對中國進(jìn)行技術(shù)封鎖,使中國只能走獨(dú)立自主、自力更生的發(fā)展道路。正如赫魯曉夫撤走了蘇聯(lián)援華專家后,逼著中國憑借自己的能力搞出了“兩彈一星”,美國和蘇聯(lián)同時技術(shù)封鎖下,逼著中國憑借自己的力量做出了獨(dú)立自主的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。
在60年代,歐美和蘇聯(lián)都認(rèn)為在對中國技術(shù)封鎖后,中國做不成晶體管,無法制造出自己的晶體管計算機(jī)。而中國人民解放軍軍事工程學(xué)院四系四○四教研室康鵬于1962年成功研發(fā)出“隔離-阻塞振蕩器”,成功解決了晶體管的穩(wěn)定性問題,“隔離-阻塞振蕩器”問世后,109廠遂開始量產(chǎn)晶體管,使中國比美國近晚八年進(jìn)入晶體管時代,有力地回?fù)袅宋鞣胶吞K聯(lián)的質(zhì)疑。
接下來更是捷報頻傳——
1965年,中國自主研制的第一塊集成電路在上海誕生,只比美國晚了5年進(jìn)入集成電路時代;
1972年,自主研制的大規(guī)模集成電路在四川永川半導(dǎo)體研究所誕生,比美國晚4年實(shí)現(xiàn)了從中小集成電路發(fā)展到大規(guī)模集成電路的跨越;
截至70年代末,中國從一窮二白,重工業(yè)基礎(chǔ)幾乎為零的農(nóng)業(yè)國,依靠前輩們“獻(xiàn)完青春獻(xiàn)子孫”的奉獻(xiàn)精神和“一萬年太久,只爭朝夕”的拼搏精神,奮起直追,并將和美國的技術(shù)差距縮短到5年。
中國科研人員和產(chǎn)業(yè)工人發(fā)揚(yáng)自力更生、自強(qiáng)不息的精神,建成了中國自己的半導(dǎo)體工業(yè),掌握了從單晶制備、設(shè)備制造、集成電路制造的全過程技術(shù)。在當(dāng)時,只有美國、蘇聯(lián)掌握從單晶制備、設(shè)備制造、集成電路制造的全過程技術(shù)(當(dāng)時日本技術(shù)很強(qiáng),但個別領(lǐng)域被美國閹割)。
在改革開放后,因奉行“市場換技術(shù)”、“造不如買、買不如租”理論,毛澤東時代積累下的家底被敗得精光,技術(shù)人才要么流失到國外,要么去大學(xué)教書,有的甚至被調(diào)去看守機(jī)房,毛澤東時代培養(yǎng)起來的技術(shù)人才流失殆盡。
至80年代末,以聯(lián)想為代表的計算機(jī)企業(yè)奉行“貿(mào)工技”路線,只從事低附加值的微型計算機(jī)組裝,中國憑自己的技術(shù)已經(jīng)很難生產(chǎn)出一臺計算機(jī)了。
在中國喪失獨(dú)立自主研發(fā)制造計算機(jī)的能力后,1989年,美國政府嚴(yán)格限制對中國出口高性能計算機(jī),除了采購價格高昂外,還要把計算機(jī)放在透明的玻璃房中,由美國人監(jiān)控,鑰匙在美國人手中,每次使用的用途都要向美國人請示,并由美國人核準(zhǔn)使用。
痛定思痛后,中國重啟高性能計算機(jī)研發(fā)項目,1992年銀河2誕生。1993年,曙光1號誕生,曙光1號研制成功后3天,西方解除對中國高性能計算機(jī)出口限制。
因此,技術(shù)封鎖其實(shí)是件好事,建國以來的這段歷史就可說明:只要西方技術(shù)封鎖,國內(nèi)買辦和國外勢力就不可能用“市場換技術(shù)”、“造不如買、買不如租”的方式來扼殺自主技術(shù)。
那么,中國的人力物力財力將全部投入到自主技術(shù)的研發(fā)中,輔以中國全世界最齊全的工業(yè)部門和扎實(shí)的工業(yè)基礎(chǔ),加上中國龐大的市場和豐富的資源(資源總量,不是人均資源),就能做到“封鎖什么,解決什么”,所以從長期來看,技術(shù)封鎖是好事。
就在美國對華禁售用于超算的至強(qiáng)PHI后,國防科大先后對外發(fā)布了自主研發(fā)的“火星”和矩陣2000。
關(guān)于“火星”的詳細(xì)介紹可以參看中科院計算機(jī)工程師文章:《想挑戰(zhàn)英特爾的國產(chǎn)芯片Mars 為什么飽受質(zhì)疑?》。
“火星”將于今年年底前流片,“火星”兼容ARM V8指令,微結(jié)構(gòu)被命名為“小米”,“小米”是一個優(yōu)于ARM cortex A72的微結(jié)構(gòu);“火星”擁有64核心,主頻達(dá)2G,理論雙精浮點(diǎn)計算能力是512Gflops;為了應(yīng)對訪存密集型運(yùn)算,“火星”擁有32M二級緩存、128M三級緩存和16通道內(nèi)存,205G/s理論內(nèi)存帶寬,芯片上還有32個PCI-e 3.0通道,非常適合充當(dāng)超算計算節(jié)點(diǎn)主核心;計劃由中芯國際代工生產(chǎn),制程工藝28nm,功耗120W——在制程工藝落后Intel兩代的情況下,做到功耗比E5還小,實(shí)屬不易;雖然“火星”單核性能較弱,但依靠核心數(shù)量優(yōu)勢,在Spec 2006跑分中,多核整數(shù)分?jǐn)?shù)達(dá)672,浮點(diǎn)分?jǐn)?shù)585,足以和Intel的Xeon E5 2699v3相媲美。很明顯,“火星”就是為替代計算節(jié)點(diǎn)中的E5而設(shè)計的。
矩陣2000采用40nm制程工藝,擁有16核,主頻1G,雙精浮點(diǎn)2.4Tflops,功耗為200W——矩陣2000的性能功耗比不僅大幅超越第一代至強(qiáng)PHI(2.4T/200W 對比 1T/300W),還略優(yōu)于第二代至強(qiáng)PHI(2.4T/200W 對比 3T/300W),而且這還是在矩陣2000采用40nm制程工藝,大幅落后于第二代至強(qiáng)PHI計算卡的14nm制程工藝下取得的成績。因此,矩陣2000完全能替代至強(qiáng)PHI計算卡,而且還有非常大的潛力可以挖掘。
根據(jù)國防科大公布的資料,因保留了天河2號的主體I/O結(jié)構(gòu),天河2A的計算節(jié)點(diǎn)主處理器依舊使用E5-2692 V2(用“火星”要重新設(shè)計,改動太大,分步走更穩(wěn)妥),計算節(jié)點(diǎn)增加到18000個,按照一個計算節(jié)點(diǎn)需要2個E5和3個加速器來計算,天河2A需要36000片E5和54000片矩陣2000,僅54000片矩陣2000的理論浮點(diǎn)峰值就可以達(dá)到129.6Pflops。
(GPDSP)
顯而易見,只要國防科大適當(dāng)保證GPSDP的效率,GPDSP就會非常具有競爭力,使用矩陣2000替換至強(qiáng)PHI計算卡后,天河2A號的整機(jī)效率較天河2號會有較大提升,理論浮點(diǎn)性能將會得到質(zhì)的飛躍,并有望再度蟬聯(lián)TOP500排行榜第一的寶座。
曙光公司設(shè)計的新一代超級計算機(jī)系統(tǒng)——曙光7000將從處理器、高速通信網(wǎng)絡(luò)、大規(guī)模存儲系統(tǒng)、系統(tǒng)軟件到應(yīng)用軟件全面采用自主技術(shù),安全可控,性能也將超越100P。
某超算全面采用自主技術(shù),性能功耗比、整機(jī)效率、理論峰值等性能參數(shù)更是無與倫比——超算系統(tǒng)峰值幾乎是天河號的2倍;超算系統(tǒng)整機(jī)效率比天河2號高16%;超算系統(tǒng)性能功耗比是天河2號的2.5倍,根據(jù)2015年6月發(fā)布的Green500排行榜,該超算能直接排進(jìn)前五。超算建成后,將面向醫(yī)療服務(wù)、生物醫(yī)藥、海洋科學(xué)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、油氣勘探、氣候氣象、金融分析、信息安全、工業(yè)設(shè)計、動漫渲染等領(lǐng)域提供計算和技術(shù)支持服務(wù),為中國科技創(chuàng)新和經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供平臺支撐。
因此,美國禁售至強(qiáng)芯片后,最多只對天河2號的升級造成了延誤,并未對中國其他超算發(fā)展產(chǎn)生太多影響,而且禁售后,反而堅定了中國做自主技術(shù)的信心,對做出自主技術(shù)更有利。
國防科大早在2013年就申請了不少GPDSP的專利,可能將用作至強(qiáng)PHI的替代品。因此,美國情報部門不可能不知曉國防科大正在研發(fā)GPDSP來替代至強(qiáng)PHI,那為何美國還要做此無用功呢?
因為禁售至強(qiáng)芯片根本不是針對中國的超算建設(shè),而是更多的包含政治色彩和情報刺探。
禁售至強(qiáng)芯片既是是一種刺探,從中國對美國禁售至強(qiáng)芯片的反應(yīng)來刺探中國自主芯片的發(fā)展進(jìn)度和成熟度,試探中國是否具有替換美國芯片的技術(shù)實(shí)力;
禁售至強(qiáng)芯片又是美國政治敲打中國組合拳的一部分,隨著中國綜合國力不斷提升,特別是自中國在東海劃定防空識別圈,在南海填島并部署越來越強(qiáng)大的??樟α亢?,成為美國的亞太再平衡戰(zhàn)略的心腹大患,美國通過經(jīng)濟(jì)上、輿論上、技術(shù)上等各種方式的限制來警告中國不要玩得太過火,用無形大棒敲打中國,而禁售至強(qiáng)芯片,顯然是其中的一部分。
但禁售至強(qiáng)芯片著實(shí)不是一步好棋——至強(qiáng)芯片在失去了中國這個大客戶后,不僅銷量倍減而成本更高,更對Intel公司造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
更重要的是,禁售使國內(nèi)某些信奉“造不如買”的人如喪考妣,無法再像過去那樣扯自主技術(shù)的后腿,堅定了中國用自主技術(shù)替代國外技術(shù)的決心,集中更多的資源和精力用于矩陣2000和國產(chǎn)眾核芯片對至強(qiáng)PHI計算卡的替換,加速中國超算在芯片方面國產(chǎn)化的進(jìn)程。
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