現(xiàn)在超算芯片都國產(chǎn)了，是龍芯嗎？ _芯片

超算芯片國產(chǎn)實(shí)則無奈之舉

比如以前天河二號用的是英特爾的Xeon Phi芯片（志強(qiáng)融核），它連續(xù)4次在超算界的Top500榜上奪冠，但2015年4月美國商務(wù)部禁止英特爾向超算計(jì)算廣州中心出售Xeon Phi芯片，和天河二號有關(guān)的廣州中心、長沙中心、天津中心、國防科技大學(xué)均被美國列入了出口管制名單。

文章插圖

根據(jù)慣例，全球超算Top500榜約半年發(fā)布一次。最近一期的Top500榜中我國214臺超算上榜，在數(shù)量上蟬聯(lián)第一，美國113臺占據(jù)第二多。神威太湖之光、天河 2A分別位于第4名和第6名。日本即超算“京”的失敗基礎(chǔ)上推出后續(xù)“富岳”時隔9年再度登頂，而美國的超算“Summit”、“Sierra”被擠到了2、3名。

文章插圖

我國的的超算之路并不算晚，源自“玻璃房子”的故事

上世紀(jì)80年代，是有工業(yè)部物探局花重金買了一臺IBM大型機(jī)，但附加條件則是將該主機(jī)安置在一件玻璃房內(nèi)，并實(shí)施24小時全方位監(jiān)控，且進(jìn)出門的鑰匙、啟動密碼也由美掌控，以此來防止我們“竊取技術(shù)” 。

文章插圖

1983年12月，每秒鐘運(yùn)算超1億次的“銀河”超級計(jì)算機(jī)研制成功，我國成為繼美國、日本之后，第三個能獨(dú)立設(shè)計(jì)和研制超級計(jì)算機(jī)的國家。此后，銀河2號、銀河3號、銀河4號接踵而來，我國成為少數(shù)能發(fā)布5~7年中期數(shù)值天氣預(yù)報(bào)的國家之一。

文章插圖

90年代初，為了徹底打破國外對高性能計(jì)算機(jī)的壟斷，國家派出了一直年輕精干的科研小組遠(yuǎn)赴美國硅谷去進(jìn)行曙光一號的研究。1993年，曙光一號并行機(jī)研制成功，而在曙光一號誕生的第三天，美國立馬宣布解除10億次計(jì)算機(jī)對中國的禁運(yùn) 。

文章插圖

由于大規(guī)模并行機(jī)代替向量機(jī)，1999年我國推出了神威1號，聯(lián)想集團(tuán)也于2002年推出了“深騰”集群并行機(jī) 。2005年，我國的超算算力突破10萬億次/秒。2010年“天河1號A”首登超算榜首，但很快被日本“京”取代。2016年至2018年“天河2號”、“神威太湖之光”霸榜首長達(dá)5年。

文章插圖

超算的意義何在？為什么那么多國家樂此不彼的進(jìn)行投入

超算算得上是“國之重器”，至今超算已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于氣象氣候、石油勘探、海洋環(huán)境、航空航天、宇宙模擬、密碼研究、核爆模擬、武器研制、材料科學(xué)、工業(yè)設(shè)計(jì)、地震模擬、動漫渲染、深度學(xué)習(xí)、人工智能、生物醫(yī)藥、基于工程、數(shù)據(jù)挖掘、過程控制、金融分析、公共服務(wù)等各個方面。比如：飛機(jī)制造領(lǐng)域，經(jīng)常要計(jì)算飛機(jī)附近空氣的流動，以及飛機(jī)本身的受力情況，這時就需要把空氣、機(jī)體分割成一個一個的小塊塊，分別計(jì)算每個小塊的運(yùn)動和受力，再整合起來得到整體的運(yùn)動和受力情況。

文章插圖

要把1個1立方米的立方體分割成1立方毫米的小立方塊，就需要對10億個小方塊進(jìn)行計(jì)算。假如用單個CPU核心，就需要連續(xù)做10億次運(yùn)算，這個過程可能要花上一整天，但如果把10億個小方塊分成10份，每個CPU核心只計(jì)算1億個小方塊，然后所有的結(jié)果最后整合起來，就能快上10倍，大概2小時左右就能算完。

文章插圖

如果這個例子還不足以打動你，那超算用來原子基本性質(zhì)的量子力學(xué)計(jì)算、藥物反應(yīng)過程的分子動力學(xué)模擬、黑洞碰撞的相對論模擬、大氣運(yùn)動和天氣變化的預(yù)測、橋梁設(shè)計(jì)中的受力計(jì)算等等，在基礎(chǔ)科學(xué)遲遲不得突破的今天，是不是更加有可能突破“質(zhì)子鎖”呢？

龍芯用在“超算”上還是太弱了

假如多CPU工作效率能達(dá)到100%，現(xiàn)實(shí)不可能，7TFlops的FP64峰值性能，用龍芯3B需要47顆且功耗巨大、成本極高，用2~3顆申威26010芯片可以代替，而用一張Tesla V100就能解決。芯片越多，調(diào)度就越困難，就好比5個人的團(tuán)隊(duì)好管理，而500人的團(tuán)隊(duì)管理難度幾何級數(shù)增加。

文章插圖

【現(xiàn)在超算芯片都國產(chǎn)了，是龍芯嗎？】假如神威也能夠使用7nm支持的芯片和HBM2的內(nèi)存和日本的“富岳”同臺競爭，那么誰勝一籌還是一個大大的問號。我們并不缺乏芯片，缺乏的是海思這種沒拿國家一分錢科研經(jīng)費(fèi)卻照樣領(lǐng)先的企業(yè)，缺乏的是先拿來再自主創(chuàng)新的這種決心。