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英特尔在HPC行业的撒手锏
2013-10-26 23:14:10  作者:  来源:互联网
  •   今年6月,天河二号超级计算机再次荣膺TOP500榜单的第一名,这个激动人心的消息霎时间不胫而走,成为了行业热议的话题。而在这个话题背后,其所使用的英特尔“微异构”架构也首次为外人所知,至强处理器与至强融核协处理器的搭配不但带来的性能的巨大提升,在功耗和可控性上也进一步增强。一时间,有关“微异构”的讨论也日趋热烈。对于“微异构”来说,它的出现不仅是终结了HPC市场GPU加速一家独大的历史,还提供了更好的选择。那么同样作为异构计算的加速器,微异构所带来的提升究竟源自何方呢?我们今天就来分析一下这个问题。

  今年6月,天河二号超级计算机再次荣膺TOP500榜单的第一名,这个激动人心的消息霎时间不胫而走,成为了行业热议的话题。而在这个话题背后,其所使用的英特尔“微异构”架构也首次为外人所知,至强处理器与至强融核协处理器的搭配不但带来的性能的巨大提升,在功耗和可控性上也进一步增强。一时间,有关“微异构”的讨论也日趋热烈。对于“微异构”来说,它的出现不仅是终结了HPC市场GPU加速一家独大的历史,还提供了更好的选择。那么同样作为异构计算的加速器,微异构所带来的提升究竟源自何方呢?我们今天就来分析一下这个问题。

  英特尔热推“微异构”概念,打造行业应用标杆

  应该说,天河二号就是“微异构”最好的宣传广告,远胜过任何的媒体广告和行业宣讲。从另一个角度来说,对于“微异构”这样一个新名词我们也有必要解释一下,当然还是从异构计算说起。异构计算对于从业者来说并不陌生,无论是从性能、能源消耗或者是占地成本等多方面来看,它都是取代传统CPU计算的最佳方式。而对于异构计算这个概念来说,NVIDIA和AMD都有自家的解决方案,其中NVIDIA更是异构计算的首倡者和坚定支持者。不过凡事都有两面性,异构计算的一大问题就是它的操作性,用户必须进行重新编程才能够将原本运行在CPU上的程序使用GPU加速,为此NVIDIA也推出了包括CUDA、OpenCL等多种编程模式。

  

至强融核Xeon Phi的规格介绍

  这样的方式持续了许多年,许多HPC从业者也接受了这样的方式,但不可避免的是并非所有的程序都能转换成GPU语言,尽管NVIDIA在简化编程方面也进行了许多的努力。但毕竟从一个架构转换到另一个架构还需要许多的努力,其中人员的培训也是关键性的问题。

  如果你能够理解程序代码架构的转换有困难,那么在同样的架构上应用的便捷性就是不言而喻的了。众所周知,现在绝大多数超级计算机都在使用X86架构的处理器,如果开发出同样的X86加速器来运行程序,就会取得事半功倍的作用。

  好了,这就是“微异构”存在的意义。当然,目前的至强融核协处理器(Xeon Phi)与传统处理器之间还是存在一些细微的差别,比如提供了更高的512bit位宽。但从本质来说,两者都采用了同样的X86架构和指令集,因此在编程方面也只需要将原有的代码可以近乎无缝迁移到同属X86架构的至强融核协处理器中——这也是“微异构”中微的含义。

  从程序迁移+优化过渡为程序优化

  正如我们刚刚所说,“微异构”的优势在于X86架构,这使得它在向量化的时候更为容易。英特尔(中国)有限公司行业合作与解决方案部中国区总监凌琦曾在之前的采访中表示——“将应用从传统X86系统迁移到由英特尔至强和至强融核协处理器组成的微异构系统,唯一要做的是对程序进行优化。与GPGPU的迁移方式完全不同”。

  其实关于向量化,其实在至强融核架构推出之前英特尔已经做过全面的考虑,其重点就是向量化。这与至强所采用的多线程在理论上是一样的。而这一点使得采用英特尔至强系统的用户可以快速的切换升级,在下一代至强、至强融核产品间也将延续。

  

发力高性能 英特尔微异构生态系统访谈

  英特尔数据中心及互联系统事业部技术计算和平台应用支持团队平台架构师何万青博士在之前的采访中也谈到:“现阶段至强处理器的线程数量本身就已经达到了很可观的数字,而目前的应用很少有能实现超过这个数字的程序。所以说应用滞后于现在硬件技术的发展。越来越多的用户转向X86,使得按需购买后再进行扩展,并与之前的系统可以实现无障碍的互操作性,这也是英特尔为用户所提供的价值之一。”

  “微异构”很强大?这仅仅是个开始

  “微异构”的特性我们已经说得很明白——简化了用户的代码迁移过程,简化了编程的时间,也就是降低的上手的难度,提升了使用的效率。不过这些优势还仅仅是第一代至强融核产品所提供的,展望未来的发展,这些还远远不够。

  

HPC:从各自为战到紧密团结

  在今年7月英特尔旧金山举行的“重塑数据中心”大会上,英特尔数据中心及互联系统事业部副总裁兼高性能计算事业部总经理Raj Hazra 先生为到场媒体畅想了至强融核美好的明天,并表达了英特尔在HPC领域的鉴定决心。据媒体报道,下一代的至强融核协处理器将更为强大,并提供了兼顾CPU与加速器的版本。目前用户在使用协处理器的时候还必须使用CPU,即便这些CPU只是负责简单的数据传输与交换的作用;但在未来英特尔的规划中,全新的至强融核将可以实现CPU的功能,真正实现了“一份投资,双重回报”。

  当然,目前至强融合协处理器的推出时间尚短,周边的生态系统还不完善,这也是英特尔面临的一大难题。不过在会后笔者对于Raj Hazra 先生的专访中他则表示,英特尔正在积极的与众多ISV展开合作,在可以预见的6-12个月之内,将会有越来越多的ISV提供支持至强融核协处理器的解决方案,相信到那时的应用也将更加广泛。

  作为加速器市场的新生力量,至强融核一出世便伴随着天河二号耀眼的光环,也将它的名字传播给了每一位从业者。正如英特尔所谈到的,“在创新方面更多的与用户保持一致”和“提供更适合客户的解决方案”则是它一直所秉承的目标。由此看来,天河二号只是至强融核的成名作,凭借着架构的优势、全新的技术和英特尔在行业内的强大影响力,至强融核的发展也将迎来新的机遇。



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