處理器 英特爾 Intel 將帶領業界邁入百萬兆級運算的時代

adrien

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在國際超級電腦大會(International Supercomputing Conference,ISC)上,英特爾副總裁暨資料中心事業群總經理Kirk Skaugen闡述該公司的願景,預計在2020年之前達到在一秒內執行一百萬兆次運算(ExaFLOP/s)等級的效能。ExaFLOP代表每秒進行10的18次方(quintillion)運算,效能比現今最快超級電腦還要快數百倍。

Skaugen表示:「未來要達到百萬兆級效能,不僅必須結合業界與政府的力量,還得運用Intel® Many Integrated Core (Intel® MIC)架構所首創的運算模式。為因應網路上的共享資料出現爆炸性成長、尋找氣候變遷的解決方案、控管油氣探勘等資源持續增加的成本、以及因應其他各種的挑戰,都需要動用越來越多的運算資源,而且只有越來越強大的高效能超級電腦才能應付。」

Skaugen指出:「儘管內含Intel® Xeon®處理器的系統是當前TOP500超級電腦的最佳架構選擇,英特爾仍進一步擴展高效能運算的發展焦點,協助業界運用Intel® Many Integrated Core架構,因應千萬億次(petascale)與未來百萬兆級運算負荷,邁向下一波新疆界。英特爾擁有獨特的製造技術、架構創新設計、以及各界熟悉的軟體開發環境,讓我們能更接近百萬兆級運算這令人興奮的目標。」

為ExaFLOP效能鋪路
Skaugen表示,藉由持續地跟隨摩爾定律(大約每二年讓微處理器內的電晶體數量增加一倍,藉以提高功能與效能並降低成本),佐以創新的高效率軟體編程模式,以及極致的系統擴充性,這些關鍵要素協助英特爾跨越千萬億次運算門檻,邁向百萬兆級運算。然而效能方面的提升,也將帶來大幅增加的耗電量。

以中國現今最快的超級電腦天河一號(Tianhe-1A)為例,若要達到百萬兆級的運算效能,需要的電力超過16億瓦,足以供應200萬戶住家的電力需求,也因此成為省電效率的挑戰。

為克服這項挑戰,英特爾與歐洲研究機構合作,在歐洲設立3個實驗室,主要的3大目標為:在歐洲經營永續的合作夥伴關係;透過歐洲高效能運算(high-performance computing,HPC)研究,運用持續成長的研究成果;以及在運算科學、工程、策略運算等領域培養以倍數成長的能力。這些實驗室的技術目標之一便是開發模擬程式,解決邁向百萬兆級效能所衍生的能源效率挑戰。

Skaugen並指出:「高效能運算市場有著極可觀的成長潛力。1980年代的超級電腦提供每秒完成數十億次浮點運算(GigaFLOP/s)的效能,但現今最強大的電腦將數字提高數百萬倍,超級電腦對處理器的要求也因此提升。英特爾預估在2013年,全球前一百大超級電腦將使用100萬顆處理器。這個數字預計將會在2015年加倍,並將在2020年之前增加到800萬顆。TOP500排名第一的電腦預計在2015將達到100 PetaFLOP/s的效能,並在2018年超越1 ExaFLOP/s的效能。2020年,地球上最快的電腦將可提供超過4 ExaFLOP/s的效能。」

Intel® MIC架構帶動軟體開發動能
Intel® MIC架構將是Intel Xeon處理器等英特爾現有產品的關鍵助力,並期望協助帶領產業邁入百萬兆級運算的時代。首款Intel MIC產品,先前代號為“Knights Corner”,計畫採用英特爾的22奈米技術,並採用創新的3-D三閘電晶體1。英特爾已開始向特定開發夥伴提供代號為“Knights Ferry”的Intel MIC軟體開發平台。

在國際超級電腦大會上,英特爾與德國Forschungszentrum Juelich、德國Leibniz超級電腦中心(Leibniz Supercomputing Centre,LRZ)、歐洲核子研究中心(Organisation européenne pour la recherche nucléaire,CERN)、以及韓國科學技術資訊院(Korea Institute of Science and Technology Information,KISTI)等合作夥伴,共同展示運用“Knights Ferry”平台所完成的初步成果。其成果展現了Intel MIC架構在效能與軟體編程方面所帶來的優勢。

Leibniz超級電腦中心的Arndt Bode教授表示:「Intel® MIC架構在編製模式上的優勢,讓我們能快速擴充應用程式,使Intel® Xeon處理器上運作的程式能在Knights Ferry軟體開發平台上執行。這類作業原先是針對Intel® Xeon處理器進行開發與最佳化,不過由於我們熟悉編程模式,因此能在數小時內便針對Intel® MIC程式碼進行最佳化,達到超過650 GFLOPS的執行效能。」

英特爾還展示來自SGI、戴爾(Dell)、惠普(HP)、IBM、Colfax、以及美超微(Supermicro)的伺服器與工作站平台,這些廠商都與英特爾合作,規劃內含“Knights Corner”平台的產品。SGI技術長Eng Lim Goh博士表示:「SGI體認到要達到百萬兆級的運算效能,處理器內部的通訊、耗電、密度、以及使用性等方面都扮演極重要的角色。Intel MIC產品將滿足這四項需求,尤其是在運算密度方面的提升,以及搭配我們熟悉的x86編程環境。」

TOP500超級電腦
國際超級電腦大會公布第37版的TOP500排行榜中,共有387個,超過77%的系統內含英特爾處理器,顯示英特爾對於高效能運算的重要性。2011年的名單之中,近90%的新系統均內含英特爾處理器。超過半數的新系統內含最新32奈米製程技術的Intel Xeon 5600處理器系列,其數量佔TOP500名單35%以上,為去年的三倍。英特爾在前10大系統中更囊括5席。

每半年公布一次的TOP500超級電腦排行榜由德國曼漢姆大學(University of Mannheim)的Hans Meuer、美國能源部國家能源研究科學運算中心(U.S. Department of Energy’s National Energy Research Scientific Computing Center)的Erich Strohmaier和Horst Simon、以及美國田納西大學(University of Tennessee)的Jack Dongarra共同評比。完整報告請參考:www.top500.org

欲得知更多關於2011年國際超級電腦大會的訊息,包括Intel MIC展示與效能的詳細資訊,以及Skaugen主持的簡報與圖片,請參閱newsroom.intel.com/docs/DOC-2152
 

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