GPU爭奪霸權(quán)!NVIDIA談超級(jí)計(jì)算機(jī)發(fā)展

    [泡泡網(wǎng)顯卡頻道 12月23日] 超級(jí)計(jì)算機(jī)是為研究復(fù)雜科技課題而設(shè)計(jì)的，它是由成千上萬顆多核CPU組成，應(yīng)用方向主要是模擬物理系統(tǒng)，諸如地球大氣層，模擬氫彈核裂變反應(yīng)等等。這些系統(tǒng)本身就可以劃分為多個(gè)區(qū)塊分別計(jì)算，直接對(duì)應(yīng)給多個(gè)處理器或處理器多核心，避免數(shù)據(jù)的頻繁遷移來提高效率。

    近年來，超級(jí)計(jì)算機(jī)在情報(bào)處理上的應(yīng)用越來越頻繁。諸如分析自然災(zāi)害中的交通網(wǎng)絡(luò)狀況，從電話錄音中搜索恐怖分子暗語等等。這類情報(bào)應(yīng)用往往需要大量檢索數(shù)據(jù)庫信息，較多核心處理器在這種應(yīng)用中就不那么在行了。

    Sandia實(shí)驗(yàn)室主要為美國國家安全部門服務(wù)，因此尤其關(guān)注情報(bào)應(yīng)用。根據(jù)他們的模擬，8核心之后再往處理器內(nèi)塞入更多的核心，并不能帶來性能提升，在情報(bào)處理應(yīng)用中反而會(huì)出現(xiàn)性能下滑。“16核的表現(xiàn)就和雙核差不多”。他們近一年來和業(yè)內(nèi)處理器廠商、超級(jí)計(jì)算機(jī)廠商以及超級(jí)計(jì)算機(jī)用戶進(jìn)行了大量討論。得出的結(jié)論是，如果不對(duì)計(jì)算機(jī)架構(gòu)作出修改，未來當(dāng)出現(xiàn)16核32核處理器時(shí)，為超級(jí)計(jì)算機(jī)編程的程序員或許只好屏蔽部分核心，或是將這些處理器用于非重點(diǎn)運(yùn)算應(yīng)用。

    問題的關(guān)鍵在于存儲(chǔ)帶寬上。盡管處理器內(nèi)的核心在不斷增加，但CPU同外界的通道帶寬卻沒有同步增長。對(duì)于較多核心處理器來說，用數(shù)據(jù)把它們喂飽成了一個(gè)難題。根據(jù)模擬測試，在處理器芯片上堆疊存儲(chǔ)芯片，以大幅提高存儲(chǔ)帶寬，或許是一種解決方案，至少不會(huì)使多核心處理器性能下滑。但是，在現(xiàn)有的制造工藝下，想要在處理器上堆疊更大容量緩存是不現(xiàn)實(shí)的。

    而GPU運(yùn)算技術(shù)的出現(xiàn)，給超級(jí)計(jì)算機(jī)的發(fā)展帶來一絲曙光。一顆GPU的浮點(diǎn)運(yùn)算能力相當(dāng)于CPU的幾十倍甚至幾百倍，而且也不用擔(dān)心存儲(chǔ)帶寬不夠用，GPU的顯存帶寬可達(dá)CPU的十倍以上，而且延遲更低。如果用同等規(guī)模的GPU組成超級(jí)計(jì)算機(jī)的話，那么超級(jí)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力將提升百倍之多；實(shí)現(xiàn)同等運(yùn)算能力，GPU超級(jí)計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)、規(guī)模、成本、功率將會(huì)大大減少——這就意味著個(gè)人超級(jí)計(jì)算機(jī)不再是夢想！