Intel 阐述百万兆次运算(ExaFLOP-s)愿景

在国际超级电脑大会(International Supercomputing Conference,ISC)上,英特尔副总裁暨资料中心事业群总经理Kirk Skaugen阐述该公司的愿景,预计在2020年之前达到在一秒内执行一百万兆次运算(ExaFLOP/s)等级的效能。ExaFLOP代表每秒进行10的18次方(quintillion)运算,效能比现今最快超级电脑还要快数百倍。

Skaugen表示:「未来要达到百万兆级效能,不仅必须结合业界与政府的力量,还得运用Intel Many Integrated Core (Intel MIC)架构所首创的运算模式。为因应网路上的共享资料出现爆炸性成长、寻找气候变迁的解决方案、控管油气探勘等资源持续增加的成本、以及因应其他各种的挑战,都需要动用越来越多的运算资源,而且只有越来越强大的高效能超级电脑才能应付。」

Skaugen指出:「儘管内含Intel Xeon处理器的系统是当前TOP500超级电脑的最佳架构选择,英特尔仍进一步扩展高效能运算的发展焦点,协助业界运用Intel Many Integrated Core架构,因应千万亿次(petascale)与未来百万兆级运算负荷,迈向下一波新疆界。英特尔拥有独特的製造技术、架构创新设计、以及各界熟悉的软体开发环境,让我们能更接近百万兆级运算这令人兴奋的目标。」

为ExaFLOP效能铺路
Skaugen表示,藉由持续地跟随摩尔定律(大约每二年让微处理器内的电晶体数量增加一倍,藉以提高功能与效能并降低成本),佐以创新的高效率软体编程模式,以及极致的系统扩充性,这些关键要素协助英特尔跨越千万亿次运算门槛,迈向百万兆级运算。然而效能方面的提升,也将带来大幅增加的耗电量。

以中国现今最快的超级电脑天河一号(Tianhe-1A)为例,若要达到百万兆级的运算效能,需要的电力超过16亿瓦,足以供应200万户住家的电力需求,也因此成为省电效率的挑战。

为克服这项挑战,英特尔与欧洲研究机构合作,在欧洲设立3个实验室,主要的3大目标为:在欧洲经营永续的合作伙伴关係;透过欧洲高效能运算(high-performance computing,HPC)研究,运用持续成长的研究成果;以及在运算科学、工程、策略运算等领域培养以倍数成长的能力。这些实验室的技术目标之一便是开发模拟程式,解决迈向百万兆级效能所衍生的能源效率挑战。

Skaugen并指出:「高效能运算市场有着极可观的成长潜力。1980年代的超级电脑提供每秒完成数十亿次浮点运算(GigaFLOP/s)的效能,但现今最强大的电脑将数字提高数百万倍,超级电脑对处理器的要求也因此提升。英特尔预估在2013年,全球前一百大超级电脑将使用100万颗处理器。这个数字预计将会在2015年加倍,并将在2020年之前增加到800万颗。TOP500排名第一的电脑预计在2015将达到100 PetaFLOP/s的效能,并在2018年超越1 ExaFLOP/s的效能。2020年,地球上最快的电脑将可提供超过4 ExaFLOP/s的效能。」

Intel MIC架构带动软体开发动能
Intel MIC架构将是Intel Xeon处理器等英特尔现有产品的关键助力,并期望协助带领产业迈入百万兆级运算的时代。首款Intel MIC产品,先前代号为“Knights Corner”,计画採用英特尔的22奈米技术,并採用创新的3-D三闸电晶体1。英特尔已开始向特定开发伙伴提供代号为“Knights Ferry”的Intel MIC软体开发平台。

在国际超级电脑大会上,英特尔与德国Forschungszentrum Juelich、德国Leibniz超级电脑中心(Leibniz Supercomputing Centre,LRZ)、欧洲核子研究中心(Organisation européenne pour la recherche nucléaire,CERN)、以及韩国科学技术资讯院(Korea Institute of Science and Technology Information,KISTI)等合作伙伴,共同展示运用“Knights Ferry”平台所完成的初步成果。其成果展现了Intel MIC架构在效能与软体编程方面所带来的优势。

Leibniz超级电脑中心的Arndt Bode教授表示:「Intel MIC架构在编製模式上的优势,让我们能快速扩充应用程式,使Intel Xeon处理器上运作的程式能在Knights Ferry软体开发平台上执行。这类作业原先是针对Intel Xeon处理器进行开发与最佳化,不过由于我们熟悉编程模式,因此能在数小时内便针对Intel MIC程式码进行最佳化,达到超过650 GFLOPS的执行效能。」

英特尔还展示来自SGI、戴尔(Dell)、惠普(HP)、IBM、Colfax、以及美超微(Supermicro)的伺服器与工作站平台,这些厂商都与英特尔合作,规划内含“Knights Corner”平台的产品。SGI技术长Eng Lim Goh博士表示:「SGI体认到要达到百万兆级的运算效能,处理器内部的通讯、耗电、密度、以及使用性等方面都扮演极重要的角色。Intel MIC产品将满足这四项需求,尤其是在运算密度方面的提升,以及搭配我们熟悉的x86编程环境。」

TOP500超级电脑
国际超级电脑大会公布第37版的TOP500排行榜中,共有387个,超过77%的系统内含英特尔处理器,显示英特尔对于高效能运算的重要性。2011年的名单之中,近90%的新系统均内含英特尔处理器。超过半数的新系统内含最新32奈米製程技术的Intel Xeon 5600处理器系列,其数量佔TOP500名单35%以上,为去年的三倍。英特尔在前10大系统中更囊括5席。

每半年公布一次的TOP500超级电脑排行榜由德国曼汉姆大学(University of Mannheim)的Hans Meuer、美国能源部国家能源研究科学运算中心(U.S. Department of Energy’s National Energy Research Scientific Computing Center)的Erich Strohmaier和Horst Simon、以及美国田纳西大学(University of Tennessee)的Jack Dongarra共同评比。完整报告请参考

欲得知更多关于2011年国际超级电脑大会的讯息,包括Intel MIC展示与效能的详细资讯,以及Skaugen主持的简报与图片,请参阅newsroom.intel.com/docs/DOC-2152。

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