作為一個國家科研水平的標志之一，高性能計算歷來受到各國政府、教育以及科研人員的關注。如果將HPC TOP500比作這個高性能計算領域的奧運會，那么能登上這一排行榜的次數(shù)越多，就越能說明一個國家的計算技術實力。目前美國在這一領域是毫無爭議的世界第一。根據(jù)top500.org在2007年6月公布的最新數(shù)據(jù)，2005年由IBM建造的BlueGene/L（藍色基因）以360 Teraflops的峰值處理能力排名世界第一，由Cray公司建造的Jaguar （美洲虎）和Red Storm（紅色風暴）分別以119 Teraflops和124.42 Teraflops（峰值）的成績分列第二和第三。后兩者都基于AMD雙核皓龍?zhí)幚砥?。但很快，這份高性能計算排行榜可能將會被改寫，原因就來自于9月10日發(fā)布的一顆CPU——代號為“巴塞羅那”的AMD四核皓龍?zhí)幚砥鳌?nbsp;
高性能計算領域的新格局
高性能計算領域向來是專用的體系結構和處理器的專屬——不管是當年的大型機，還是后來日本的地球模擬器和現(xiàn)在的Blue Gene/L，都是如此。而現(xiàn)在，這一“專用體系＋專用處理器”稱雄的歷史，將被“通用處理器＋集群”的模式逐漸取代。最新的HPC TOP500強中，基于工業(yè)標準服務器構建的LINUX集群已經(jīng)成為主流，在體系架構方面，集群占到了74.6%。
隨著AMD高調發(fā)布其代號為“巴塞羅那”的四核皓龍?zhí)幚砥?，采用巴塞羅那沖擊高性能計算新紀錄的計劃也紛紛登場。首先是Sun宣布將采用16,000顆AMD巴塞羅那處理器來建造代號為“巡邏兵”的超級計算機，為得克薩斯高級計算中心(Texas Advanced Computing Center)提供高達500Teraflop的峰值計算能力。從目前的TOP500榜單來看，一旦建成，它將成為新一代高性能計算的霸主。接著，Appro又宣布贏得了國家核安全委員會（NNSA）旗下三大國家實驗室的大單，通過TLCC計劃，采用12096顆巴塞羅那處理器為Lawrence Livermore、Los Alamos和Sandia三大國家實驗室搭建計算性能高達438 teraFLOP/s的Linux高性能計算集群，將僅次于“巡邏兵”之后，成為高性能計算的亞軍。一推出，AMD巴塞羅那便將高性能計算的世界冠亞軍收入囊中。
事實上，發(fā)布剛一個多月，巴塞羅那就給高性能計算格局帶來了諸多變數(shù)。在美國，西北太平洋國家實驗室PNNL將采用5000顆巴塞羅那替代以前的安騰系統(tǒng)。在國內，曙光也基于AMD的巴塞羅那，贏得了北京航空航天大學高性能計算機群和蘇州氣象局的高性能計算系統(tǒng)等項目，計算峰值分別高達每秒3.9萬億次和2.56萬億次。
“巴塞羅那”的底氣
從零到成為主流，通用處理器用了不到10年時間，這一進程尤以皓龍進入高性能計算領域的四年最為迅速。因為在設計中就借鑒了RISC架構的優(yōu)勢，加上特有的直連架構、集成內存控制器等設計和可以加速特定應用的Torrenza開放式協(xié)作計劃，AMD皓龍在高性能計算領域已經(jīng)異軍突起，有將近100套基于AMD皓龍的系統(tǒng)進入HPC TOP500強排行。
而現(xiàn)在，隨著新一代K10架構推出的多項AMD全新創(chuàng)新技術，無疑給了“巴塞羅那”稱霸高性能計算的更多底氣?！鞍腿_那”采用了增強的核心，具有增強的128位浮點加速器、AMD 內存優(yōu)化技術、AMD 平衡智能緩存和快速虛擬化索引（RVI, Rapid Virtualization Indexing）等一系列領先技術，實現(xiàn)了性能的飛躍。由于采用了革命性的128位專用寬浮點加速器，SSE的執(zhí)行帶寬、指令拾取帶寬、數(shù)據(jù)緩存負載帶寬、L2/NB帶寬等都有成倍的增長，而指令拾取帶寬、數(shù)據(jù)緩存負載帶寬兩項也是英特爾Core架構的兩倍，避免了數(shù)據(jù)交換的瓶頸。另外，“巴塞羅那”采用了更深的36 級浮點調度器，進行獨立的128 位操作，而英特爾的Core架構采用與整數(shù)共享的32 級調度器。
SPEC最近公布的數(shù)據(jù)，證實了AMD“巴塞羅那”出色的浮點運算性能。在CFP2006 Rates浮點性能測試中，用兩顆主頻為2.0GHz的四核AMD皓龍2350搭建的雙路系統(tǒng)成績要比同主頻的四核至強雙路系統(tǒng)高出達36％。在四路系統(tǒng)上，AMD四核皓龍的優(yōu)勢更明顯，主頻為2.5GHz的AMD皓龍8360SE的四路四核系統(tǒng)，峰值性能比主頻為2.93GHz的四路四核至強系統(tǒng)高出40%。
“巴塞羅那”的底氣不僅來自于性能的大幅提升，還有能耗上的顯著降低?！鞍腿_那”采用一系列節(jié)能技術，使CPU的核心增加一倍的同時，功耗保持不變：AMD CoolCore™ 技術，通過關閉處理器上非工作的電路塊來降低能耗；獨立動態(tài)核心技術，對AMD PowerNow!™技術的增強，使每個核心可以根據(jù)其應用的特定性能需求來調整時鐘頻率；雙動態(tài)電源管理（DDPM, Dual Dynamic Power Management），為CPU核心和內存控制器分別獨立供電，支持核心和內存控制器根據(jù)應用需要以不同的電壓工作。
領先的浮點運算性能和低功耗特性使得“巴塞羅那”在高性能計算方面的優(yōu)勢盡顯，專業(yè)人士表示，隨著“巴塞羅那”的大規(guī)模上市，將會在石油勘探、氣象預報、地震分析、生物制藥、工程仿真、科學計算、商業(yè)計算等眾多領域得到廣泛應用。
高性能計算領域的新格局
高性能計算領域向來是專用的體系結構和處理器的專屬——不管是當年的大型機，還是后來日本的地球模擬器和現(xiàn)在的Blue Gene/L，都是如此。而現(xiàn)在，這一“專用體系＋專用處理器”稱雄的歷史，將被“通用處理器＋集群”的模式逐漸取代。最新的HPC TOP500強中，基于工業(yè)標準服務器構建的LINUX集群已經(jīng)成為主流，在體系架構方面，集群占到了74.6%。
隨著AMD高調發(fā)布其代號為“巴塞羅那”的四核皓龍?zhí)幚砥?，采用巴塞羅那沖擊高性能計算新紀錄的計劃也紛紛登場。首先是Sun宣布將采用16,000顆AMD巴塞羅那處理器來建造代號為“巡邏兵”的超級計算機，為得克薩斯高級計算中心(Texas Advanced Computing Center)提供高達500Teraflop的峰值計算能力。從目前的TOP500榜單來看，一旦建成，它將成為新一代高性能計算的霸主。接著，Appro又宣布贏得了國家核安全委員會（NNSA）旗下三大國家實驗室的大單，通過TLCC計劃，采用12096顆巴塞羅那處理器為Lawrence Livermore、Los Alamos和Sandia三大國家實驗室搭建計算性能高達438 teraFLOP/s的Linux高性能計算集群，將僅次于“巡邏兵”之后，成為高性能計算的亞軍。一推出，AMD巴塞羅那便將高性能計算的世界冠亞軍收入囊中。
事實上，發(fā)布剛一個多月，巴塞羅那就給高性能計算格局帶來了諸多變數(shù)。在美國，西北太平洋國家實驗室PNNL將采用5000顆巴塞羅那替代以前的安騰系統(tǒng)。在國內，曙光也基于AMD的巴塞羅那，贏得了北京航空航天大學高性能計算機群和蘇州氣象局的高性能計算系統(tǒng)等項目，計算峰值分別高達每秒3.9萬億次和2.56萬億次。
“巴塞羅那”的底氣
從零到成為主流，通用處理器用了不到10年時間，這一進程尤以皓龍進入高性能計算領域的四年最為迅速。因為在設計中就借鑒了RISC架構的優(yōu)勢，加上特有的直連架構、集成內存控制器等設計和可以加速特定應用的Torrenza開放式協(xié)作計劃，AMD皓龍在高性能計算領域已經(jīng)異軍突起，有將近100套基于AMD皓龍的系統(tǒng)進入HPC TOP500強排行。
而現(xiàn)在，隨著新一代K10架構推出的多項AMD全新創(chuàng)新技術，無疑給了“巴塞羅那”稱霸高性能計算的更多底氣?！鞍腿_那”采用了增強的核心，具有增強的128位浮點加速器、AMD 內存優(yōu)化技術、AMD 平衡智能緩存和快速虛擬化索引（RVI, Rapid Virtualization Indexing）等一系列領先技術，實現(xiàn)了性能的飛躍。由于采用了革命性的128位專用寬浮點加速器，SSE的執(zhí)行帶寬、指令拾取帶寬、數(shù)據(jù)緩存負載帶寬、L2/NB帶寬等都有成倍的增長，而指令拾取帶寬、數(shù)據(jù)緩存負載帶寬兩項也是英特爾Core架構的兩倍，避免了數(shù)據(jù)交換的瓶頸。另外，“巴塞羅那”采用了更深的36 級浮點調度器，進行獨立的128 位操作，而英特爾的Core架構采用與整數(shù)共享的32 級調度器。
SPEC最近公布的數(shù)據(jù)，證實了AMD“巴塞羅那”出色的浮點運算性能。在CFP2006 Rates浮點性能測試中，用兩顆主頻為2.0GHz的四核AMD皓龍2350搭建的雙路系統(tǒng)成績要比同主頻的四核至強雙路系統(tǒng)高出達36％。在四路系統(tǒng)上，AMD四核皓龍的優(yōu)勢更明顯，主頻為2.5GHz的AMD皓龍8360SE的四路四核系統(tǒng)，峰值性能比主頻為2.93GHz的四路四核至強系統(tǒng)高出40%。
“巴塞羅那”的底氣不僅來自于性能的大幅提升，還有能耗上的顯著降低?！鞍腿_那”采用一系列節(jié)能技術，使CPU的核心增加一倍的同時，功耗保持不變：AMD CoolCore™ 技術，通過關閉處理器上非工作的電路塊來降低能耗；獨立動態(tài)核心技術，對AMD PowerNow!™技術的增強，使每個核心可以根據(jù)其應用的特定性能需求來調整時鐘頻率；雙動態(tài)電源管理（DDPM, Dual Dynamic Power Management），為CPU核心和內存控制器分別獨立供電，支持核心和內存控制器根據(jù)應用需要以不同的電壓工作。
領先的浮點運算性能和低功耗特性使得“巴塞羅那”在高性能計算方面的優(yōu)勢盡顯，專業(yè)人士表示，隨著“巴塞羅那”的大規(guī)模上市，將會在石油勘探、氣象預報、地震分析、生物制藥、工程仿真、科學計算、商業(yè)計算等眾多領域得到廣泛應用。
下載文檔
