如何看待天河二号超算使用国产Matrix-2000加速卡升级?

如何看待天河二号超算使用国产Matrix-2000加速卡升级?,第1张

上周TOP500公布了2018年上半年的超算500强名单,美国的Summit超算如愿以偿夺得了第一,为美国人赢回了丢失已久的TOP500冠军,而且一举包揽了TOP3中的第一、第三。中国最强超算神威·太湖之光名列第二,这两年来并没有升级,但是第四名的天河2A超算实际上已经今非昔比,它曾经是TOP500六连冠,但之前使用的是英特尔加速卡,在被美国禁止出口之后,广州超算中心使用国产Matrix-2000加速卡升级了天河2A超算,性能从549PFLOPS提升到了979PFLOPS。

天河2号是位于中国广州超算中心的一台超算,它使用了Intel至强E5-2692 12核处理器及Xeon Phi 31S1P加速卡,总计拥有312万个核心,整机功率也达到了17808千瓦。理论性能依然是549PFLOPS(千万亿次),Linpack峰值性能3386PTFLOPS,从2013年6月份到2016年6月份它的性能都没有变化,连任了六次TOP500冠军。

天河2号原本有后期升级的,但是2015年美国政府颁布禁令,严禁英特尔等公司向中国四家超算中心出口高性能计算芯片,这样使用英特尔Xeon Phi加速卡的天河2号就不能再使用美国公司的高性能芯片了。

2017年9月份广州超算中心宣布年底前升级天河2号超算系统,使用国产加速Matrix 2000取代原本的英特尔Xeon Phi加速,升级后的天河2号被称为天河2A,之前的海内外报道中也使用过天河2A这个称呼,不过它真正的升级还是去年底,这才是名副其实的天河2A,浮点性能从之前的549PFLOPS提升到了9497PFLOPS。

从升级后的情况来看,天河2A不只是用国产加速取代英特尔加速那么简单,网络结构也从原来的10Gbps升级到了14Gbps,延迟从157us降至1us,内存容量从14PB升级到了34PB,存储容量从124PB升级到了19PB,带宽翻倍到1TB/s,而功耗则从178MW降至169MW,能效大幅提升。

天河2A升级的关键就是上面这个Matrix 2000加速,它使用的是国产芯片,架构、来源一如既往地神秘,毕竟跟国防科大有关,网上能找到这个资料说这个芯片是天津迈创公司出品,每个加速卡使用了4颗Matrix 2000芯片,每个Matrix 2000由128个内核组成,频率12GHz,每周期能执行16个双精度运算,处理器峰值性能为245TFLOPS。

Matrix 2000处理器的众核架构让人联想到了太湖之光使用的申威处理器,不过后者是基于Alpha架构魔改的,Matrix 2000架构不确定不是ARM,考虑到国防科大之前公布的处理器路线图,整数架构应该是ARM,但是矢量单元依然是国内魔改,官方资料里提到过这是自定义的256bit VFU矢量单元。

另外,Matrix 2000处理器的TDP功耗为240W,封装面积66x66mm,制程工艺未知,但是从发布时间来看,大概还是28nm节点生产的,

这件事情对于中国来说可以称得上是因祸得福:正是因为美国的封锁,导致了国产自主研发的加速芯片强势崛起,反而是现在的英特尔受到了更大的影响。


2015年,美国商务部发布了一份公告,限制英特尔公司向国家超级计算广州中心、长沙中心、天津中心和国防 科技 大学四家单位出售“至强Xeon”处理器芯片。当时,我们的天河2号超级计算机用的就是英特尔的Xeon Phi加速卡,正准备升级的计划受到了阻碍。


然而限售令公布后,天河2号系统主任设计师、国防科大教授卢宇彤曾回应,“按照原定计划,天河二号拟在今年进行升级。尽管此次美方对天河二号升级所需英特尔Xeon处理器的进行限售,对原定升级计划有一定影响, 但我们早有准备,绝不会影响天河2号从55PFLOPS升级到100PFLOPS的既定目标


果不其然,在之后不久国防科大就公布了自主研发的中国计算加速卡Matrix-2000,它采用了通用计算数字信号处理器(GPDSP)的方案,不仅完全替代了英特尔的Xeon Phi加速卡,升级后的“天河2A”超算在性能提升到100P的同时,功耗几乎没有增加!


而对于英特尔来说,没有了中国这个肯花钱投资超算的大国,Xeon Phi加速卡的命运也不可避免地走向了衰败。天河2号曾投资30亿元,用了32万块Xeon处理器和48万块Xeon Phi加速卡,而后来3倍性能的神威-太湖之光才花了18亿,最主要的原因是采用了自主的申威260众核处理器,可想而知天河2号曾为英特尔创造了多少利润。


就在前不久的7月23日,英特尔宣布停产8款Xeon Phi 7200处理器,意味着该产品线正逐步被放弃。英特尔也曾计划使用10nm工艺制造代号Kinight Hill的新一代Xeon Phi,但由于市场需求不振最终放弃了这个计划。


对于我们来说,这是卧薪尝胆摆脱「卡脖子」的一个经典案例;而对于美国来说,这是不是叫做搬起石头砸自己的脚?



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