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美国断供中国超算芯片,我们突破封锁实现国产

来源:实事新闻头条 编辑:李丽 时间:2020-01-10

  2015年4月,美国禁止向中国超算中心出口Xeon Phi处理器,在这条禁令下,英特尔向中国断供超级计算机芯片。

  Xeon Phi(至强融核协处理器)是首款英特尔®集成众核架构产品。因为强大的加速计算性能,用作高性能计算(HPC)的超级计算机或服务器的加速卡,中国史无前例六连冠的天河二号都用的是Xeon Phi处理器。

  

美国断供中国超算芯片,我们突破封锁实现国产

 

  英特尔至强融核协处理器提供了类似于英特尔至强处理器编程环境的通用编程环境。多个英特尔至强融核协处理器可安装在单个主机系统中,这些协处理器可通过 PCIe 对等互连相互通信,不受主机的任何干扰。(Xeon是英特尔的众核处理器,而Xeon Phi则是英特尔的加速卡)

  这里要说明一下,超算的核心部件不止是CPU,由于超算做的是密集的科学计算工作,CPU执行这样的计算任务并不是效率最高的,拥有众多运算单元的加速卡处理器的效率更高,尤其是最近这些年出现的趋势,就是使用一颗CPU带多颗加速器的架构,计算任务主要由加速卡芯片完成,CPU主要做协调,通讯和分配任务的工作。比如天河二号就是采用Xeon众核处理器+Xeon Phi加速卡。

  

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  也正是因为天河二号的表现太过强大,所以美国禁止英特尔向中国出口Xeon和Xeon Phi系列处理器。想要限制中国超级计算机的发展。

  超级计算机是衡量一个国家综合国力和科技发展水平的重要指数之一,它不仅在战争模拟、武器研制、模拟核试爆,航天卫星等军事领域发挥重要作用,其次它会在诸如气象,物理,探测等领域显现出它的优势。料科学与计算纳米技术、人工智能、深入学习、生物医药、基因工程、金融分析等新兴领域超算也发挥着重要的作用。

  

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  为了瓦解美国的险恶用心,中国兵分多路,进行突破。

  成都申威自己研发指令集,这是专为高性能计算研发的指令集。在自研指令集上终于研发成功了自己的申威SW26010。

  申威SW26010是中国首个采用国产自研架构且性能达到世界一流的计算机芯片。

  

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  SW26010采用260核心众核架构,乱序执行架构,频率1.45GHz,整个处理器包括4个MPE(Management Processing Element)管理单元、4个CPE(Computing Processing Element)计算单元及4个MC内存控制器单元组成,其中CPE单元又由8x8阵列的64核心组成,所以总计是260个核心(4x64 4=260)。

  与其他国产处理器相比,申威系在性能上完全走在了前列,在世界范围内都是靠前的,SW26010的理论浮点性能高达3TFLOPS,SW26010可以直接访问主存,因此在实际使用效率上不见得就会比intel phi低多少,并且某些应用场合甚至可能大幅度超过intel。

  其单芯片处理性能相当于3台2000年全球排名第一的超级计算机的性能总和。

  

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  申威26010处理器结构

  2016年6月20日,搭载了申威SW26010的神威·太湖之光毫无疑问拿下来全球超级计算机第一的位置,并且实现了4连冠,神威·太湖之光更是世界上首台峰值计算速度超过十亿亿次的超级计算机,其峰值计算速度达每秒12.54亿亿次。

  而3倍性能的神威·太湖之光才花了18亿,最主要的原因是采用了自主的申威260众核处理器。

  

美国断供中国超算芯片,我们突破封锁实现国产

 

  而国防科大也推出了自己研发的超级计算机加速卡——Matrix-2000。

  它采用了通用计算数字信号处理器(GPDSP)的方案,不仅完全替代了英特尔的XeonPhi加速卡,升级后的“天河2A”超算在性能提升到100P的同时,功耗几乎没有增加!

  

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  目前,“天河”系列超级计算机已经全面掌握“五大”自主核心技术,即具有自主知识产权的四大芯片和自主操作系统。目前,通用CPU和加速器CPU、互连通信路由芯片和互连接口芯片,均已装配在“天河二号”2期系统中,打破了2015年美国对国防科大和“天河”系超算中心的CPU禁运。

  天河2号曾投资30亿元,用了3.2万块Xeon处理器和4.8万块XeonPhi加速卡,可想而知中国超算曾为英特尔创造了多少利润。

  

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  所以,当英特尔断供中国超级计算机芯片之后,自己也遭受了重创,英特尔逐步放弃Xeon Phi,宣布八种型号停产,分别是Xeon Phi 7210,7210F,7230,7230F,7250,7250F,7290和7290F。

  英特尔曾计划使用10nm工艺制造代号Kinight Hill的新一代Xeon Phi,但由于市场需求不振,英特尔最终放弃了这个计划。2019年,英特尔宣布,现役仅存的Xeon Phi加速卡(官方称融核处理器)开始进入EOL退役阶段,最后一批货将在2020年7月31日前发出,此后正式停产Xeon Phi,标志着Xeon Phi时代的终结,本来按照Intel最早的规划,Knights Mills之后本来还有Knights Hills,但已被取消。(因为Xeon Phi的停产,美国百亿亿次超算“极光”,显卡运算部分将基于Intel Xe平台打造)

  

美国断供中国超算芯片,我们突破封锁实现国产

 

  而在新一代百亿亿次超级计算机的研制上,中国芯片的研发速度也并没有落后于国外。百亿亿次超级计算机也称“E级超算”,被公认为“超算界的下一顶皇冠”。新一代百亿亿次超级计算机的研制计划是国际高端信息技术创新和竞争的前沿。美国和日本均已提出E级超级计算机的研制计划。

  而中国的“天河三号E级原型机系统”实现了四大自主创新,即三款芯片——“迈创”众核处理器(Matrix-2000+)、互连接口芯片、路由器芯片;四类计算、存储和服务结点,十余种PCB电路板;新型的计算处理、高速互连、并行存储、服务处理、监控诊断、基础架构等硬件分系统;系统操作、并行开发、应用支撑和综合管理等软件分系统。

  

美国断供中国超算芯片,我们突破封锁实现国产

 

  可以说,美国的断供完全影响不了中国,而随着中国E级超算研发的不断领先。美国更是感到恐慌。

  2019年,美国制裁了海光集成电路、成都海光微电子技术、中科曙光 、无锡江南计算技术研究所、天津海光这5家超算企业。这5家超算企业在国内的研究方向都是偏向超级计算机以及芯片研究方向的。这项行动彰显了美国想要打击中国超算发展的决心。

  

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  然而,中国的超级计算机已经完全实现了从系统到硬件的全部自研自产,美国的封锁可以说对我们毫无影响,相反,依赖中国庞大市场的美国企业能够安然无恙吗?

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