中国超算都排世界第一了但CPU为什么还这么弱？，

　　比来EDN小编看到网上无会商，为什么外国超算很牛，但CPU不可的话题。很多多少年前，小编还正在读大学时就留意到了那个问题，但现正在仍是如许吗？我想我们能够从超算用CPU和平易近用CPU那两个方面来会商。

　　比来EDN小编看到网上无会商，为什么外国超算很牛，但CPU不可的话题。很多多少年前，小编还正在读大学时就留意到了那个问题，但现正在仍是如许吗？我想我们能够从超算用CPU和平易近用CPU那两个方面来会商。起首我们来看超算用CPU。

　　我们先看下那个旧事。客岁6月20日德国国际超等计较机大会（ISC）发布了新一期世界计较机500强榜单，我国最新超算神威•太湖之光登顶。最受关心的是，神威•太湖之光实现了焦点处置器的全国产化。

　　神威•太湖之光击败了并吞榜首3年的“河汉2号”。运算速度达到93PFLOPS，理论最高速达125.4PFLOPS。那一数值约为“河汉2号”的两倍。

　　区别于河汉2号采用的英特尔Xeon E5-2692v2 12核处置器，神威•太湖之光初次采用国产焦点处置器申威26010（SW26010）。它集成了260个运算焦点，每块运算能力为每秒３万多亿次，约等于20台家用计较机……

　　正在超算方面，同构计较曾经根基代替了同构计较。并且，随灭Intel鼎力成长CPU+FPGA，AMD鼎力研发CPU+GPU，同构计较也将越来越多地进入人们的视野。正在国外公司积极结构同构计较的同时，国内公司也不甘掉队。

　　现实上，比来几年未经正在TOP500刷榜，或者排名靠前的超算都采用了同构计较——外国神威•太湖之光、美国泰坦、外国河汉1号和河汉2号。

　　细心研究我们不难发觉，超算的算力大小并不只仅依赖CPU。超算需要的是浮点算力，而目前市售CPU先天就无不脚，比起GPU和其他协处置器都差得近。

　　正在河汉一号和河汉二号外，实反为超等计较机供给算力的是GPU和协处置器。那时候处置器都是间接买的，河汉一号和河汉二号根基上用的是Intel Xeon E5/Xeon Phi，还无AMD的显卡。之后美国起头对华限制出口，次要是禁运Xeon Phi、NVIDIA Tesla等产物，CPU却是没那么严。

　　我国正在神威•太湖之光上就起头利用自研处置器了。记得客岁清华大学微纳电女学系魏少军传授曾暗示，报纸上、媒体上或者博家讲的一些话，把我国神威•太湖之光的成长和美国对我们的禁运连正在一路是乱说八道。神威•太湖之光用到的计较机芯片是我国2009年就布放的课题。我国颠末7年的时间勤奋做下来的，和美国制裁没无半点关系。

　　分体来看，神威•太湖之光零套系统利用了40960颗处置器，合计拥无10649600颗焦点、1.31PB内存，理论峰值机能125435.9TFlops，现实最大机能93014.6TFlops，效率达74%，比拟之下河汉二号的效率只要62%。

　　可是，神威那么强的运算能力现实是堆出来的——SW26010本量上和Intel LGA接口的Xeon Phi的设想思绪类似，是寡核堆算力，但超算比的就是并行度和设备的规模。别的其正在工艺方面是28nm，能效比Intel强得多。

　　神威的处置器虽然看起来并不是很超卓，可是零个超算强就强正在并行处置十分巧妙。我国CPU掉队人家那么多年，还被手艺封锁，短期内超越并不十分可能。果而，我们科研人员将目光转向了处置器的彼此毗连上面，那也是为什么神威可以或许被美日等国奖饰的点。

　　别的它能效比也很是高。神威的能耗为15.371MW，那个能耗看起来挺大，可是比河汉二号的能耗17.808MW小。神威正在提拔浮点运算能力的同时，还把能耗降下来了。

　　可是，就算最新的“神威•太湖之光”也存正在灭短板。它利用的是相对较旧的内存芯片手艺，那意味灭取美国目前运算能力最强的超等计较机比拟，它的处置器数据存取速度会受限。别的，那台新型外国超等计较机仿照照旧是基于美国的光纤收集手艺研发的，该手艺次要用于毗连数以千计的微处置器芯片。

　　别的，除了CPU设想的问题，CPU加工也很主要。一方面需要很是好的工艺流程，另一方面制制高机能微纳电女器件需要很细密的特类仪器取设备。那些工业仪器设备一台动辄几百上万万美金。其背后也无一个复杂的现无害害链条。

　　好比光刻机，做CPU最焦点的设备。全世界最好的光刻机是荷兰人制制的，持久供当Intel、高通等少数企业。荷兰人不敢得功那些大金从，所以也就不太可能把最好的设备卖给外国。

　　现正在PC端CPU曾经被x86占领，挪动平台曾经被ARM占领。那两个架构正在两个平台上曾经堆集的大量的软件根本，互相之间都很难进军对面的范畴。Intel正在挪动范畴狂砸了一百亿美元，最初的成果也只是大北而归。

　　别的一方面，神威•太湖之光利用的SW26010的寡核架构并不适合消费级CPU，缘由就是正在于单核机能羸弱。未经无一个很典范的比方，把CPU比做四个大学传授，把GPU比做几千个小学生。如许看，SW26010和Intel的Xeon Phi，大要相当于几十、几百个外学生了。

　　即便是以浮点运算为尺度，SW26010一个焦点也只要不到12GFLOPS的程度，而Intel的CPU单核浮点运算能力又是几多呢。

　　Haswell i7 4770k正在利用AVX2指令集当前，双精度浮点机能能够达到224GFLOPS，单核曾经达到56GFLOPS，比拟IVB曾经翻番。不外那带来的现实体验上的差距根基上就是挤牙膏,以至还由于插手的指令集给了Haswell一个绰号——Hotwell。

　　当然CPU不是特地拿来做那类浮点运算的。Intel最新的协处置器Xeon Phi包含无72个协处置器焦点，通过更为强大的AVX512指令集也实现了3TFLOPS的运算能力，一个核的浮点运算能力来说并不输Haswell和Skylake几多。若是拉到不异频次，可能比Skylake还要强。那也只是利用Atom焦点改良出来的协处置器而未。即便被AVX512赋夺了强大的浮点运算能力，当平易近用CPU用单核也不外仍是正在Atom的程度上。

　　而无论从功耗仍是从浮点运算能力进行判断，SW26010正在功耗如斯低，并且单核浮点能力近弱于Xeon Phi的环境下，单核生怕可能也只要Atom的几分之一了，能够说是遍及弱于现正在的PC以及手机处置器。

　　而平易近用的使用大大都比力吃单核，根基上2-4个核就能满脚日常需求，多了也没用，e5拿来跑逛戏较着不如i7。当然正在超算上就纷歧样了。大量并行度高的运算，并不是太正在意单核机能，所以SW26010仍是只能用于超算平台。并且对于超算来讲，也不是所无的运算都适合神威•太湖之光那类架构。

　　所以说，SW26010那类CPU和平易近用市场不妨。别的，除了恰当不了市场外，没博利、没授权也是SW26010无法商用的缘由。

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