黃仁勛：GPU超級計算機將成主流
2010/12/22
12月21日消息，2010 GPU高性能計算峰會今天上午在北京召開，NVIDIA公司創(chuàng)始人/CEO黃仁勛親自到場發(fā)表主題演講。這也是NVIDIA主辦的GPU高性能計算論壇首次在美國以外舉行。
黃仁勛在會上表示，除了傳統(tǒng)的科研、軍事等用途外，HPC超級計算機/高性能計算如今已經(jīng)應用在各種領域，比如生物醫(yī)藥、地質(zhì)勘探、汽車設計、醫(yī)療成像、金融、產(chǎn)品設計、天氣預報等等。
以NVIDIA這樣的芯片設計公司為例，30年前進行微電子產(chǎn)品設計需要大量組裝實物元器件進行測試。而今，NVIDIA所有的GPU設計都是在高性能計算機上通過模擬實驗完成的。
大家應當已經(jīng)猜到了，照片中在實驗室里設計電路的小伙子，正是1982年在俄勒岡州立大學就讀大四的19歲黃仁勛。
NVIDIA每年要為自己公司使用的超級計算機硬件升級、維護花費超過1億美元。目前該機擁有超過40000個CPU核心，其計算性能絕大部分都被用在了Verilog電路設計模擬上。
在多樣化的應用背景下，NVIDIA認為高性能計算將從傳統(tǒng)的完全依靠x86服務器，演變?yōu)橐詰眯枨鬄閰^(qū)分的三種方向，其中企業(yè)服務器仍然會以x86架構為主，需要大量處理簡單計算需求的網(wǎng)頁服務器則會應用高能效的ARM架構產(chǎn)品，而主打大規(guī)模并行計算的超級計算機則會走向GPU。
這一點，從全球超級計算機運算能力的發(fā)展趨勢就可看出端倪。過去的約10年中，TOP500全球最高速超級計算機的總運算性能提升速度基本上和摩爾定律保持一致。而在2007年左右，TOP500超級計算機的性能開始明顯的加速上漲。這一時間點，正是GPU被引入超級計算機的開端。
之前的多年中，我們只有在政府支持的超級計算中心或科研機構中，才有機會看到超級計算機的身影。而現(xiàn)在隨著GPU加速應用帶來的超級計算機成本下降，更多的企業(yè)也開始有機會使用HPC，將高性能計算真正使用在產(chǎn)業(yè)應用中。
這里黃仁勛舉了一個相當有趣的例子，產(chǎn)品線包羅萬有的寶潔公司將高性能計算應用在了各種產(chǎn)品的設計研發(fā)當中。比如用HPC設計品客薯片的弧度，使其完美的“飛行”在生產(chǎn)線當中。其他諸如咖啡杯、洗發(fā)水等產(chǎn)品的設計也都在大量應用超級計算機。
在這一超級計算革命中，科學家們?nèi)缃裾业降淖罴逊桨甘鞘褂肅PU結(jié)合GPU。由CPU來完成順序運算工作，而使用集成大量核心的CUDA GPU完成并行計算。
這種“異構計算”應用的典型例子就是中國的天河一號A，它使用了超過14000顆CPU，輔以7168顆Tesla M2050 GPU，總運算能力2.5PFLOPS，成為當今全球最強的超級計算機。天河一號主任設計師，國防科大計算機學院系統(tǒng)軟件研究室主任楊燦群今天也到場介紹了該機的設計過程。據(jù)稱，從去年的試驗性系統(tǒng)，到今年的天河一號A，他們將GPU加速的效率從20%提升到了70%，同時使用自主開發(fā)的節(jié)點網(wǎng)絡系統(tǒng)，規(guī)模和性能是去年使用的進口成套網(wǎng)絡系統(tǒng)的兩倍。
目前在TOP500全球超級計算機排行榜中，排名第一的天河1A，第三的星云和第四的日本Tsubame都使用了Tesla GPU。
而如果考慮這些超級計算機的功耗，則GPU加速系統(tǒng)的優(yōu)勢更加明顯。
在綠色超級計算機排行榜中，前十名有7臺為Tesla加速機型，余下三臺為IBM藍色基因系統(tǒng)，TOP500排名第二的Jaguar能效則只能排在第81位。
而相比藍色基因等專用超級計算機系統(tǒng)，CUDA GPU計算還有一項明顯的優(yōu)勢，即隨處都可以找到CUDA系統(tǒng)進行編程開發(fā)。在超級計算機領域，提供CUDA GPU加速商用化產(chǎn)品的廠商數(shù)量已經(jīng)從2009年的趨近于0，猛增到今年的接近全部。
最后，自然還是要展望一下未來。正如九月底GTC上公布的計劃那樣，NVIDIA將在明年發(fā)布Kepler，2013年是Maxwell，后者在功耗保持不變甚至更低的情況下，性能將是2007年Tesla的16倍。
再往后還有2018年的Echelon計劃，將使用在百億億次計算機當中，同等功耗性能是Fermi架構的100倍。
