必经之路 高效能――千万亿次时代必经之路

我国超百万亿次曙光5000a的发布代表我国的hpc技术已经跻身世界前列的水平，但ibm“roadrunner”的诞生，也让我们的计算速度有了新的目标。我们必须清楚地认识到，千万亿次不仅仅是数量上的升级，技术上面对的挑战也不能忽视，其中，能耗问题是重中之重。

根据计算，一台持续千万亿次的超级计算机系统每年的电费开销可能高达１亿元以上。试问在能源紧张的今天，如此高功耗的设备如何能够普及。这正是我国高性能计算机下一步所必须迈过的一道门槛。

百万亿次到千万亿次

从近年来全球top500高性能计算机排行榜来看，top500中几年来第1名和第500名均保持6～8年的时间。2008年6月，全球第一台linpack测试峰值千万亿次（petaflops）计算机roadrunner出现；我们期待8年后，也就是2016年，千万亿次超级计算时代的真正到来，那时，千万亿次将是全球top500排行榜的进入门槛。

所谓千万亿次计算是指每秒进行1千万亿次双精度浮点运算，这是当前中国服务器企业研制的最快超级计算机曙光5000a系统的近6倍。如果说在10万亿次计算时代我们可以基于商品化处理器部件、交换部件、存储部件、开源操作系统等构建工业标准化机群来满足我们在计算密集、i/o密集等多个领域的应用需求，那么在未来的几年，伴随应用对计算能力的进一步需求，有些应用甚至可能需要1petaflops的持续应用性能。那时，我们再基于机群架构来构建高性能计算机，不仅面临扩展性、可靠性、均衡性、可编程性、管理复杂性等诸多挑战，功耗也将成为制约千万亿次超级计算机系统研发的主要因素之一。

当前，每个节点耗电在300瓦到1500瓦之间，一个机柜耗能在20千瓦到30千瓦左右。百万亿次超级计算机曙光5000a采用近4000颗四核处理器构建，总体功耗达到700千瓦，其每年的电费开销高达1000万元以上。而一台持续千万亿次超级计算机系统可能需要消耗20兆瓦或更高的功耗。我们不难发现，高性能计算机的效能关已经实实在在地摆在了我们的面前。只有不断提高hpc的能效，我们的千万亿次才能普及，而不是只能局限在部分领域的科技奢侈品。