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瘋狂冰咆哮的小說,超級電腦( 二 )

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天河2號上運行的是國防科技大學開發(fā)的麒麟（Kylin Linux）操作系統(tǒng) 。Ivy Bridge其實離我們的生活并不遙遠，2012年以來個人電腦上的酷睿i3、i5和i7 CPU都是Ivy Bridge架構，只是天河2號上使用的這款CPU經常應用在服務器上，計算核心更多 。筆者在中山大學參觀天河二號實拍圖可以說，超級計算機并不是一臺計算機，而是一批性能強勁的計算機組成的計算機集群 。
超算最核心的技術還是在于CPU等芯片，而世界上最優(yōu)秀的芯片公司IBM、Intel、AMD、Nvidia都是美國公司 。超算的計算性能超算解決的是科學研究問題，科學研究對計算的精度要求非常高，也就是小數(shù)點后要保留多少位的問題 。試想，用超算模擬核武器反應，小數(shù)點稍微差一點點，真的是差之毫厘謬以千里 。因此，很多超算任務要使用高精度的浮點數(shù)，衡量超算計算能力的時候，一般使用每秒能計算的浮點運算次數(shù)（Floating Point Operations Per Second，F(xiàn)LOPS或flop/s） 。
目前的頂級超算的這個指標都在P級，即10的15次方 。中美等各大國都在摩拳擦掌積極籌備建設E級超算，也就是10的18次方 。超級計算機領域有個專門的榜單，名為TOP500，以FLOPS指標來對各個超算的性能做比較，并每半年給出一個排名，有點像世界大學排名 。曾經登頂TOP500榜首的超算計算機性能20年前的超算 v.s. 現(xiàn)在的手機20年前的超算世界第一是美國國家核安全局下屬Sandia國家實驗室的 ASCI Red 超級計算機，它于1997年投入使用，2006年完成歷史使命后退役 。
這正好也是一個劃時代的超級計算機，它首次在算力上突破T級別，即10的12次方，峰值算力為1.3T左右 。而且，這也是第一臺采用大規(guī)模民用CPU芯片的超級計算機，使用的是Intel的奔騰系列CPU，每個奔騰CPU 200MHz，共計九千多個CPU 。如果身在1999年，我們其實是可以購買奔騰CPU，并將其組裝到自己的個人電腦上的，只是我們自己組裝的一般只有一個CPU核 。
在 ASCI Red之前的超級計算機均是采用為超算專門設計制作的CPU芯片，造價不菲 。當然，裝下這么多CPU的超級計算機占地面積也非常大，共150平米 。奔騰CPU的制程為350納米 。ASCI Red實拍 來源：wikipedia再來看看現(xiàn)在最強的手機，以2018年發(fā)布的蘋果iPhone X系列為例，這款手機搭載了目前計算力最強的A12芯片 。
比剛才提到的奔騰CPU更為先進的是，這款A12既有CPU又有GPU，而且是7納米制程的 。其中，A12包含的2顆CPU核心速度為2.49GHz，比剛才提到的奔騰快十倍；GPU則有并行加速效果，要知道1999年，專門生產GPU的NVidia才剛成立不久 。所以看起來，A12這款芯片各個指標完爆超算搭載的奔騰 。
但要注意，手機上的芯片并不是為科學計算而生，A12主要是為了放在iPhone和iPad，而人們使用這些設備一般就是聊聊天上上網(wǎng)，計算最密集的任務也就是玩玩游戲，做做視頻了，手機上的芯片不能進行科學計算 。剛才提到，衡量超算時，一般使用FLOPS，每秒浮點運算數(shù) 。A12并沒有提供這個數(shù)據(jù)，A12提供的數(shù)據(jù)為：每秒可進行5T個8位運算 。
盡管這個5T比ASCI Red的1.3T數(shù)字更大，但是這只是8位運算，而奔騰是32位運算，兩者的精度差距很大 ?？梢岳斫獬葾12的小數(shù)點后保留了兩位，奔騰的小數(shù)點后保留了幾萬位，畢竟我們不需要在手機上模擬一次核聚變吧 。所以但從單個芯片上來講，A12在很多方面確實比奔騰優(yōu)秀幾十倍，但是從整體看來，A12不能做超算所專注的科學研究 。
盡管上面比較是有些牽強，但也反應了芯片行業(yè)20年的發(fā)展：制程上從350納米縮小到7納米，單位面積上的電路增多了五十倍，主頻從200MHz提升為2.5GHz，并在一塊小芯片上融合了多個CPU和GPU 。隨著技術的發(fā)展，現(xiàn)在的超算也采用了主頻更快的CPU和GPU，且將成千上萬個芯片融合到一個系統(tǒng)中，對外提供超強的算力支持 。

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