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比拼浮点运算速度 超算排行榜是这样“算”出来的2020-09-28 04:49

6月17日,新一期全球超算500强劲榜单揭晓,选入500强劲的所有超算浮点运算速度都突破每秒千万亿次,中国超算也在前四占据两席方位。  普通计算机用指令运算速度取决于计算出来性能,而超算一般来说用浮点运算速度来取决于其性能。那么,什么是浮点运算速度,超算榜单为什么不会自由选择浮点运算速度来展开较为?500强劲尤其是前十的超算,科学家们都在想要哪些办法让浮点运算速度越来越快?节能环保是对超算的另一取决于指标,超算要节能环保,近期的研究思路和构建策略又有哪些?6月19日,科技日报记者带着这些问题,探访了业内涉及专家。  浮点运算速度 取决于超算性能的基准程式之一  超级计算机被称作国家重器,归属于国家战略高技术领域,是世界各国竞相竞逐的科技最高点。目前,高性能计算机领域市场竞争日趋激烈,美国、欧洲、日本和中国都在加快超级计算机的研发。国家超级计算出来无锡中心主任杨广文说。

比拼浮点运算速度 超算排行榜是这样“算”出来的

  浮点运算速度是指计算机系统每秒可以处置的浮点操作者,一般来说用FLOPS来回应。江南大学物联网工程学院副院长柴志雷副教授说道,超算榜单自由选择浮点运算速度作为对比参照,是因为超级计算机主要用作科学计算领域,而这些领域的计算出来主要使用浮点数。  江苏理工学院计算机工程学院副院长范洪辉副教授告诉他记者,浮点是指小数点方位不相同的数,它们继续执行的算术运算不会消耗大量计算资源并有可能产生误差,所以单位时间内浮点运算的次数,是取决于超算性能的基准程式之一。  常州信息职业技术学院软件与大数据学院钱银中博士回应,计算机不能存储和处置整数,通过整数除以某个基数的整数次幂,是计算机回应实数特别是在是小数的方法。  浮点运算在运算数大小变化范围相当大的场合可以构建很高的计算精度,是科学研究中的典型运算。大多数处理器中,都有专门处置浮点运算的浮点运算单元(FPU),FLOPS就是浮点运算单元的继续执行速度。钱银中说道。  中国高性能计算出来重点研发专项总体组组长、中山大学数据科学计算机学院院长钱德沛回应,搭配浮点运算速度作为超算运算能力的评价标准,是因为科学工程计算出来软件中包括了大量的浮点数运算,浮点运算速度快的计算机一般来说也需要更加慢运营涉及的科学工程计算出来软件。  把简单的工作细分 超算界没最慢只有更加慢  超级计算机具备很强的计算出来和处置数据的能力,主要特点展现出为高速度和大容量,备有多种外部和外围设备及高性能软件系统。现有的超级计算机运算速度,大都可以超过每秒一万亿次以上。  常州信息职业技术学院电子工程学院牛杰博士讲解,超级计算机的创意设计在于把简单的工作细分并分配给有所不同的处理器。根据阿姆达尔定律,超级计算机的设计都集中于在增加软件序列化、用硬件在瓶颈上加快。  目前,世界排名前十的超算,基本都是通过优化CPU(中央处理器)与GPU(图形处理器)之间的相连网络结构来提高GPU和协处理器性能,减少内存容量、扩展存储容量、减小网络带宽、利用运算加速卡等方式提高算力,最后在高性能计算出来系统、网络架构、系统软件、应用于承托等关键技术上获得突破。  柴志雷指出,提高超级计算机系统的浮点处置能力,不是全然让浮点运算本身更加慢,而是从整个系统的角度,提高芯片工艺,优化系统架构、节点计算出来性能、存储采访性能、节点间通信等,从而使得系统的整体能力获得提高。目前,还常常使用在系统中减少加速器等方法,来取得更高计算出来效率。  钱银中讲解,构建超算的技术有大规模并行计算法,这种方法使多个处理器一起工作,每个处理器处置一个大问题中的有所不同任务。这种方法有两种构建途径:一种是网格计算法,多个计算机连接成集中的分布式结构,分属有所不同的掌控区域,当必须计算机时借此择机自由选择;另一种是把处理器的组织为关系密切的集群。现代超算用于无限比特率系统、三维环面点对点等技术,在大规模分段系统中提升集群的速度和灵活性。  国家超级计算出来无锡中心先进设备生产部部长任虎讲解,目前,提升浮点运算速度的方法主要有:提升芯片计算出来核心的时钟频率,减少芯片中计算出来核心的数量,通过多流水线、乘加融合(FMA)等技术减少单位时间内处置浮点运算的能力。

比拼浮点运算速度 超算排行榜是这样“算”出来的

  例如,曙光星云使用了自律研发的超强并行处理体系结构、神威蓝光超算使用了大规模并行处理体系结构、天河一号使用了多阵列可配备协同分段体系结构、天河二号使用了自创的新型异构多态体系结构。此外,互联网络、存储、系统软件、应用软件、电源和加热等系统都对超算的性能具有最重要的影响,所以超算的世界里没最慢,只有更加慢。  Green500 超算界针对能效的排行榜  节能环保是取决于超算的另一指标。超算中心是高性能计算机的规模应用于,功率密度低,且长年运营在高负荷亲率条件下,耗电极高。通过优化软硬件配备显然能减少一部分功耗,但最显然源头是要研发计算出来性能出色且超强低功耗的高性能处理器。目前,如何构建低能耗的超强却是全球科学家研究的热点问题。 范洪辉告诉他记者。  牛杰讲解,超算界还有一种被称作Green500的名列,就是以计算机每瓦功耗可以获取的计算出来速率为指标,针对超级计算机能效的排行榜。  从历年的评测结果来看,刀片服务器一般比集群式服务器更加节约能源,被普遍用于在超算系统中。Green500名列靠前的前三大系统都使用了PEZY加速器,而前十大的其余系统则用于NVIDIA GPU作为加速器。其中,PEZY系统使用的是液体加热方式,也就是说,整个系统水龙头在液体中,这比利用板载空气或水更加具备节约能源效率。  超算深腾7000可以动态定位计算机的热源产于和结构特点,使用中止全部风扇、在每套机柜内加装喷淋冷却加热循环系统的方法,已完成了产品的实行。该项目与传统的风冷、水冷技术比起,具备加热效率高、温度产于均匀分布、低噪音、低功耗、可靠性高等优点。  比较风冷,中国的神威蓝光超算中心,利用简单的水冷系统,构建CPU、内存、元器件的加热并拿走热量,完全不损耗水且无噪音,先进设备环保,就像三明治夹心,水冷板被抱住地垫在两块CPU板中间,无缝实时风扇。  如何让超算构建低能耗?柴志雷指出,低功耗计算出来也是超级计算机研制的最重要方面,从芯片生产、架构设计、软件设计多个层次都必须做到大量的工作。比如在架构设计上,可以通过减少异构加快单元,提高系统的能效比。  范洪辉明确提出,重点不应减少每个部件的耗电,特别是在是CPU的能耗。同时要提高存储器件的设计,增加数据前进的距离;让高性能存储器向三维拓展而不是朝二维伸延;超算要与存储器融合,来转变电压或频率等节省功率;其次,可以使用还包括能仿真大脑内神经元操作者的神经形态电路或量子计算出来模式,建构出有新型的计算机,比如生物计算机和量子计算机。  令人欣慰的是,我国正在通过多方面发力,让超级计算机更加节能环保。例如,曾获得中国专利奖优秀奖的基于物联网技术的数据中心动力环境监测系统,使用超强低功耗的无线数据采集技术、三维建模及虚拟世界仿真技术、智能分析技术等,有效地避免了机房内局部热点,解决问题了功耗尤其大的难题,构建超算中心安全性平稳和节约能源的目标。