科技两大豪门超级计算机、云计算组团开黑，只为共抗功耗

近年来，人工智能、大数据等新科技浪潮席卷全球。随着科技更新迭代、新领域向纵深拓展，立于潮头的人们不再满足于运用新科技解决几项古老的生活需求，而是畅想重建这个有着太多不完美的世界。于是，他们提出了一项项运用新科技改造一个行业甚至一座城市的宏伟规划。这一系列实践或规划对算力提出了空前巨大的需求。

仅在当前，大步跃进的新科技所派生的数据处理规模已是天文数字，更不要提正向我们狂奔而来的智能时代。所以，算力已是决定新科技发展潜力的新基建之一。算力领域里，超级计算机是当之无愧的王冠上的宝石。很大程度上云计算原理，超算的可能性决定了算力潜力的边界。

不过，如今的超算，头顶虽有智能时代的无垠星空，脚下却踩上了"功耗"的绊脚石。超算是被它绊倒，还是踩着它一跃而起，飞向美丽星空呢。云计算知道。

向"功耗"宣战

日前，TOP500组织发布了最新版的超级计算机全球TOP500榜单，日本富岳蝉联榜首。各方再度翻理了一通它各项优越性能之后，将焦点落在它的处理器架构上。与行业通用标准不同，富岳采用了很少见于超算领域的ARM架构。曾几何时，在超算豪门面前，它只是不入流的寒门。

超算为卓越而存在，其主流处理器架构向来采用X86。使用简而不能再简的语言，讲述ARM与X86架构之间的区别在于：ARM架构将工作量最大程度上压在了软件上，尽可能地减轻硬件的负担。X86则相反。

这一分配模式鲜明地划分了两者的优劣势：X86更突出硬件性能，因而在很多场景下运算效率更高，性能更强。ARM因侧重软件，降低了对硬件的要求，所以成本更低。不过，对挥金如土的超算豪门来说，钱从来不是问题，功耗才是。因降低了对硬件运行强度的要求，ARM功耗要低于X86。

在富岳之前，业内更多地用力在例如优化散热装置、选择具有适宜气候环境的地域作为基地等方案减少功耗。直到富岳，行业翘楚才将降耗的剪刀伸向超算的圣域——处理器。

需要说明的是，富岳ARM架构下的CPU，配置了48个物理核心，附加4个辅助核心，并采用台积电7nm的工艺。相比之下，公布相关参数的、排在第三位的美国超算工艺为14nm，核心数量上也少了很多。

显然，核心技术的提升才是富岳发动这场"功耗"战争的底气。同时，在核心领域降耗也说明了，这场战争已经到了压上最后一颗子弹的时刻。

与功耗的战争

功耗被竖立为超算届首恶的历史，与超算的历史一样长。早在2008年，美国能源部科学家寇格经研究宣称，以现有技术研制出的E级超算功率可能高达千兆瓦，需要一个专门的核电站来给它供电，这样的超算显然没有太大实用价值。因而，"功率是E级超算面临的最大问题"。从现在的情况来看，他的预言正在变成现实。

E级超算说的是，每秒可进行百亿亿次数学运算的超级计算机，是超算高原上的珠峰。现在，美国、日本、中国已将它列为国家级科学发展目标，并投入不菲。

当前世界上最接近E级超算的是富岳。然而，即使采用ARM架构降耗，但是，与算力同比增长的设备规模与核心仍然使它不具备明显的功耗优势。 Linpack测试显示，富岳每兆瓦提供的算力为14.67PFlops（每秒运算能力1000万亿次），排名第二的顶峰（Summit）每兆瓦提供的算力为14.72PFlops。

富岳只以微弱优势领先顶峰。它对顶峰近2倍的算力优势，经由设备规模、核心数量的增长加倍地将功耗加回。按照E级算力标准核算，扩张富岳算力达到E级的理论功耗将超过68兆瓦。与之相对，业内心怡的可选范围只能在40兆瓦以下。

功耗已是超算天花板上最强横的横梁。

有意思的是，与众多科学家为功耗伤脑筋的同时，有些科学家却向目光转向了他处。

从设备规模来看，云计算也可以视作超级计算机。原理在于它的操作系统，能够跨地域地将分散在世界各地的物理服务器聚合成一台超级计算机，统一调度和使用。这并非开脑洞的奇思异想。主事者已将广州的天河二号超算联入云端，塑造为企业级的云平台，为政府部门和企事业单位的信息化建设和大数据处理提供资源支撑。

这当然只是初级形态，但已能证明方案可行。在这样的情形下，科学家不必再费心改善单个超算的功耗。接下来，更广阔范围的算力统协值得期待。或许，E级超算甚至E级PLUS将以这样超算联邦的形态出现在我们面前。这不是投机取巧，这是命中注定要它们如此相遇。

（编辑：好传媒网）

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