作者：王聰彬

回看過去幾年，好像算力產(chǎn)業(yè)的發(fā)展幾乎只與GPU有關(guān)。

但在大量科研機(jī)構(gòu)、實(shí)驗(yàn)室中，另一類計算需求始終保持增長。瑞銀全球研究團(tuán)隊最新發(fā)布的行業(yè)報告顯示，服務(wù)器CPU市場規(guī)模預(yù)計從2025年的300億美元激增至2030年的1700億美元，五年間實(shí)現(xiàn)近五倍增長。

在科研機(jī)構(gòu)、實(shí)驗(yàn)室以及工程研發(fā)場景中，海量數(shù)據(jù)處理、復(fù)雜模型求解和大規(guī)模仿真分析正在持續(xù)推高對通用計算能力的要求。

AI正在重塑算力產(chǎn)業(yè)，但并不意味CPU的重要性正在下降。相反，隨著計算任務(wù)不斷走向高精度、高性能，CPU正在迎來新一輪價值重估。

為什么CPU仍是計算體系核心

隨著科學(xué)研究和工程創(chuàng)新不斷向更高精度、更大規(guī)模演進(jìn)，科學(xué)與工程計算對底層計算平臺提出了更高的要求。

無論是氣候模擬中的海量數(shù)據(jù)處理，還是先進(jìn)裝備研發(fā)中的復(fù)雜仿真驗(yàn)證，整個計算過程的效率、精度和穩(wěn)定性正在成為用戶評估計算平臺的關(guān)鍵指標(biāo)。“這也是為什么CPU至今仍是科學(xué)與工程計算體系中的核心角色?！敝锌剖锕飧叨擞嬎憧偣こ處熇罱ㄜ娬f道。

第一，CPU支持從浮點(diǎn)運(yùn)算到邏輯判斷在內(nèi)的全類型計算，適配多領(lǐng)域復(fù)雜算法，是通用型算力基座；

第二，CPU具有高精度浮點(diǎn)運(yùn)算單元，可以確?？茖W(xué)與工程計算的精度；

第三，主流科學(xué)與工程計算軟件與通用CPU深度優(yōu)化，沒有遷移成本。

從應(yīng)用分布來看，科學(xué)與工程計算領(lǐng)域的六大典型行業(yè)場景具有旺盛的通用計算需求。包括：地球科學(xué)（天氣預(yù)報、氣候模擬）、工業(yè)設(shè)計制造（仿真，如大飛機(jī)、輪船、汽車）、能源勘探（找石油，爆炸分析）、物理化學(xué)材料（新材料篩選）、生命科學(xué)（蛋白質(zhì)分析、新藥研發(fā)）、集成電路（電磁仿真）。

盡管近年來各種加速計算技術(shù)不斷發(fā)展，但在這些場景中，復(fù)雜邏輯處理、生態(tài)兼容以及全流程任務(wù)協(xié)同等需求依然長期存在，對通用計算能力提出了持續(xù)要求。

此次中科曙光發(fā)布的新一代全棧優(yōu)化型通用高性能計算平臺，正是瞄準(zhǔn)這一需求。其面向科學(xué)與工程計算六大典型行業(yè)場景，通過百核級處理器與全棧優(yōu)化設(shè)計，為高性能計算提供新的支撐。

一場圍繞系統(tǒng)效率的升級

對于科學(xué)與工程計算而言，處理器性能固然重要，但真正決定應(yīng)用效率的往往是整個系統(tǒng)。

新一代通用計算平臺搭載首個國產(chǎn)百核級512線程，10T級通用CPU（128核、單CPU FP64雙精度算力10T），HPL雙精度浮點(diǎn)相對性能較上代提升近2倍，STREAM訪存性能較上代提升近1倍，超越國際同類產(chǎn)品。應(yīng)用性能平均提升近1倍，均與國際主流高端平臺處于同等水平。

從某種意義上說，新一代通用計算平臺優(yōu)化的是整個計算鏈路，在完整的基礎(chǔ)軟件庫（HPC-Kit）輔助下，實(shí)現(xiàn)算存?zhèn)魅墔f(xié)同、層層優(yōu)化，突破架構(gòu)壁壘，提供極致性能。

計算層采用BurstBuffer技術(shù)和SocketDirect技術(shù)，提高了文件讀寫性能和網(wǎng)絡(luò)通信性能；存儲層采用硬件分域并行方案，充分提高了數(shù)據(jù)流并行度；網(wǎng)絡(luò)層采用scaleFabric構(gòu)建，scaleFabric是一種原生無損的RDMA網(wǎng)絡(luò)，具有400Gb高速帶寬和百納秒級的超低延遲，運(yùn)維簡單，是高性能計算集群的首選組網(wǎng)方案。

同時，結(jié)合HPC-Kit基礎(chǔ)軟件庫，在編譯優(yōu)化、數(shù)學(xué)庫優(yōu)化、MPI通信庫增強(qiáng)等多個環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級協(xié)同優(yōu)化，從而提升整體計算效率。

實(shí)測數(shù)據(jù)顯示，相比當(dāng)代計算平臺，新一代計算平臺可獲得1.85倍的基準(zhǔn)性能提升，能夠與國際主流水平看齊，是性能最強(qiáng)的國產(chǎn)通用計算平臺。

從風(fēng)冷到冷板再到浸沒液冷

為了滿足不同用戶的差異化需求，新一代計算平臺具有風(fēng)冷、冷板和浸沒三種類型的計算節(jié)點(diǎn)，可覆蓋不同算力規(guī)模的計算場景。

風(fēng)冷形態(tài)采用了2U 19”標(biāo)準(zhǔn)尺寸，通用兼容。在保證強(qiáng)勁性能的同時，整機(jī)的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展能力和可靠性設(shè)計與互聯(lián)網(wǎng)、運(yùn)營商需求水平保持一致。

冷板形態(tài)采用高密計算柜式設(shè)計，是國內(nèi)首個單機(jī)柜P級算力通用計算系統(tǒng)，具有高性能、全液冷、高密度、標(biāo)準(zhǔn)化四大特點(diǎn)：

第一，冷板式高密計算柜有1U單節(jié)點(diǎn)和1U雙節(jié)點(diǎn)兩種節(jié)點(diǎn)形態(tài)，可滿足多元計算場景需求；

第二，散熱采用全冷板設(shè)計，PUE低至1.08，相比同等算力標(biāo)準(zhǔn)形態(tài)風(fēng)冷節(jié)點(diǎn)，年化省電60萬元以上；同時，得益于全冷板設(shè)計，系統(tǒng)噪音低至50分貝，機(jī)房也可以獲得圖書館級靜音體驗(yàn)；

第三，1U單節(jié)點(diǎn)支持與機(jī)柜解構(gòu)，可充分保護(hù)客戶機(jī)房基礎(chǔ)設(shè)施已有投資；整個計算柜支持整體交付，可大大降低交付周期；

第四，從軟件到硬件的聯(lián)動設(shè)計，可保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運(yùn)行、運(yùn)維無憂。

在更大規(guī)模的算力場景中，中科曙光還提供浸沒液冷方案。相關(guān)技術(shù)源自曙光超級計算機(jī)，具有超高密度、超低PUE的特點(diǎn)，超高可靠性，可基于曙光超大規(guī)模浸沒液冷技術(shù)平臺組合構(gòu)建集約化融合型算力底座。

通用計算平臺來到新階段

新一代通用計算平臺完成了兩項(xiàng)關(guān)鍵升級：一是核心處理器從依賴國外芯片轉(zhuǎn)向國產(chǎn)化方案，二是將處理器、網(wǎng)絡(luò)、存儲和軟件棧進(jìn)行一體化設(shè)計。

前者解決的是算力問題，后者提升的是整體應(yīng)用效率。這也是曙光此次發(fā)布新一代通用計算平臺的重要意義所在。

新一代計算平臺不僅基準(zhǔn)性能優(yōu)異、硬件形態(tài)多元，在應(yīng)用側(cè)也有著明顯的變化。

氣象領(lǐng)域的公里級天氣模擬中，新一代平臺性能是當(dāng)前平臺的1.95倍，與國際主流高端平臺處于同等水平?？芍螝庀箢A(yù)報分辨率從3km提升至1km，1小時內(nèi)完成全國范圍36h時效公里級預(yù)報。

工業(yè)仿真領(lǐng)域?qū)崪y性能是當(dāng)代平臺的1.86倍，達(dá)到國際主流水平。大量軟件依賴CPU生態(tài)，處理器無需遷移即可使用。

生命科學(xué)領(lǐng)域支持AVX512指令集、4線程，給高通量計算帶來巨大性能收益。800GB/s超高內(nèi)存吞吐，加速群體遺傳分析等密集訪存型應(yīng)用。

材料領(lǐng)域同樣受益于AVX512指令集特性，VASP科學(xué)計算應(yīng)用性能躍升2.2倍。生態(tài)原生兼容主流材料計算軟件，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用無縫遷移，加速科研與業(yè)務(wù)落地。

AI帶來了新的算力需求，但科學(xué)與工程計算依然在沿著自己的軌跡持續(xù)演進(jìn)。新一代計算平臺的發(fā)布的意義不僅在于性能提升，更在于國產(chǎn)通用計算平臺開始具備與國際主流體系同臺競爭的能力。