HPC解决之道:英特尔带来全方位助力

互联网 | 编辑: 杨雪姣 2009-12-03 00:00:00原创-特约

在12月1日发布的上一篇“火热中的反思”文章中,我们已分析了HPC那些烦心事背后的根源及其症结,从中我们可以发现,引发这些挑战及难题的技术方面的问题其实并不难破解,但涉及到有关用户观念转变、HPC产业和市场环境改善等问题,则不免需要政府主管部门、教育机构、整个产业界及最终用户携手来合力解决。因此国内HPC产业的参与厂商不仅要为用户提供创新的、实打实的技术解决方案,还应该积极参与到推动HPC商业化、HPC产品化、用户和人才培育的事业中来,从而为产业和用户的成长提供一种基于先进技术,但又高于纯技术层面的全方位帮助。在这方面,作为全球HPC产业上游领导者的英特尔就有着非常值得称道的表现:

一、帮助用户分析优化实际应用,激发HPC系统潜力

虽然在人们眼中,英特尔一直都是一家CPU设计和制造商,但它旗下还有一个由约万名软件工程师组成的软件与解决方案事业部(SSG)。该部门的目标就是要结合自身对英特尔硬件技术的深入理解,通过科学的工具和方法帮助合作伙伴和用户解决在软件开发、优化方面遇到的各种难题,让他们能够把基于英特尔架构(IA)的系统性能潜力发挥到极致。

对于HPC应用领域,英特尔SSG的工程师一直以来都强调用户不能以Linpack等理论测试软件的结果作为构建HPC系统的惟一标准。他们更主张“从应用出发、以应用为先”——即用户要通过实际应用软件的“试运行”,从CPU、内存、I/O、网络等组件的工作状态与负载中分析总结这些软件的特征,再确定HPC系统的合理配置和以其为基础对应用软件进行全面优化。

由于很多用户对于HPC技术了解有限,也没有配备相关专业人才,SSG还可为他们提供支持团队,这种团队可融合英特尔最先进的处理器平台技术(如今年发布的至强5500平台)、软件工具(如Parallel Studio)以及基于丰富行业经验总结出的HPC应用模型方法论,来为用户提供专业的咨询服务,从而避免他们的HPC系统出现配置失衡或利用率不高等问题。如果用户拥有相应人才,那么他们也可以充分利用到英特尔提供的系统/软件开发与优化辅助工具。

二、以全新至强5500处理器助HPC用户增效节能

英特尔的软件工具和支持团队是帮助用户合理配置并发掘基于英特尔架构的HPC系统的性能和能效潜力,而后者这种潜力的提升,则需倚仗处理器平台的更新换代。

英特尔今年3月底最新推出的至强5500处理器,就通过导入最新Nehalem微架构,融入内置多通道内存控制器、睿频加速、超线程、串行高速QPI总线、45纳米制造工艺、智能节能等领先技术,成功达到了这一目标——与上一代至强5400处理器相比,它不但在功耗基本持平的情况下获得了最高达2倍以上的性能提升,而且它的性能输出和电能消耗状态还可以智能地根据应用负载的变化即时在十多级“档位”上切换,或是在运行那些不支持多线程、需要依靠时钟频率提升来提高运行效率的软件时智能地关闭部分内核,将它们消耗的电能转给还在工作的内核,从而在不超出总散热设计功耗(TDP)的情况下提升它们的时钟频率。而这些特性都意味着它可以大大提升HPC系统的性能、计算密度和能效,并能随时随地根据应用负载的变化来节省用电。

得益于这种在应用负载、性能输出、电能消耗间实现智能匹配,绝不浪费能源、并能充分利用每分电力换取最大化性能的设计,英特尔至强5500堪称那些重性能、又重节能的HPC用户的首选——在今年6月发布的2009上半年TOP500榜单中,就有33套系统是基于这款当时发布还不足3个月的新品构建。而在10月底发布的中国HPC TOP100榜单上排名第一的“天河一号”,也采用了这款处理器,相信未来它还会帮助更多国内HPC用户解决能效难题,为他们带来更为理想的投资回报。

三、携手产业伙伴推动中国HPC商业化进程

就如“HPC走下神坛”一文中提到的,中国HPC产业之所以能够在起步晚、底子薄的情况下实现迅速发展,并在硬件水平上与欧美发达国家看齐,基于x86架构、尤其是基于英特尔架构的服务器技术的持续创新可谓是功不可没。正是得益于它们开放、易用和低成本的优势,中国众多科研、教育行业用户和大型企业才得以拥有自己的HPC系统。而今,在为这些“传统”HPC用户提供更为完善的服务的同时,英特尔与国内HPC产业的合作伙伴已开始将国内HPC市场的下一个拓展重点放在了众多商业化程度更高的中小企业,尤其是制造业企业的身上。

为了让这些更为大众、更加商业化的企业尽快应用HPC技术来提升其竞争力,英特尔与众多本地合作伙伴一直在致力于向它们介绍HPC的价值,例如与制造业内的中小企业接触,让他们了解HPC在其产品设计和仿真测试环节所能发挥的作用,从而让他们认识到这种初期投入较大的技术可以给他们带来的丰厚回报,以及英特尔及其合作伙伴可以为他们提供的支持与帮助。通过这些努力,以及众多行业企业对IT技术功效日渐深入的了解,有越来越多的非HPC传统用户已经开始尝试接触这一技术,或是自建小型HPC系统,或是准备向区域性的超算中心采购“计算力”。对于这一趋势,英特尔坚信它还会进一步发展壮大,特别是伴随着中国制造转向中国智造,很多企业对于HPC技术的接受度会越来越高。

四、积极推动软硬件标准化进程,壮大中国HPC产业实力

调动起用户对于HPC的兴趣和采购欲望后,要让HPC真正在中国步入普及阶段,就必须建立起统一的相关产品标准。此举一方面有助于压低HPC的技术门槛,让更多中国本地厂商参与其中,以推动市场竞争;另一方面也可以减少用户选购、应用和维护HPC系统的难度和成本。而在英特尔看来,中国HPC产业需要推动的产品标准化进程并不仅仅限于硬件层面,例如刀片服务器的标准化,它还包括软件层面的标准化。

在中国HPC硬件产品的统一标准制订上,英特尔公司非常积极。它早在2007年中就携手浪潮、联想、宝德等国内服务器厂商发布了SSI刀片服务器规格。随后又于2008年底与中国高性能计算标准工作委员会及多家国内服务器软硬件厂商共同发起建立了中国高性能计算机产业联盟,以加速中国服务器及HPC产业标准的制订工作。如今,在这个联盟和高标委的推动下,国产的刀片服务器标准已是蓄势待发。

在软件方面,英特尔也一直在提倡采用统一的编程环境,不应因为系统升级而让原有的应用软件不可用。这是英特尔在产品更新换代时,对生态环境的一个重要的要求,而这种策略辅以英特尔针对高性能计算的软件开发与优化工具,不但有助于提升国内软件厂商在开发和优化HPC应用软件的能力,解决中国HPC产业软硬发展失衡的问题,它还将随着时间的推移让越来越多的用户从中获益——在不断更新英特尔架构运算平台的同时,仍然能对原有的应用进行不断的优化,而无需重头编写。

五、与高校合作,加快本土HPC人才培养

培养优秀的专业人才一直以来都是各高等院校的职责所在,而中国HPC人才的缺乏主要是因为该产业起步虽晚,但发展却很快,因此很多高校都还没有来得及设立更多相关的课程、尤其是与并行编程相关的课程所致。有鉴于此,英特尔的解决之道就是与国内高校广泛开展合作,帮助他们引进或开发相关的高水平课程、举办相关的学生竞赛,甚至共建联合实验室开展科研合作,以全力加速相关人才的培养。

经过数年来的努力,英特尔这一借力打力的人才培养策略收效颇为显著,我们仅以其高等教育项目下于2006年新增的“英特尔多核技术大学合作计划”为例,该计划早在推出当年就覆盖了19所大学,惠及了3200多名学生,2008年它又拓展到了102所高校。而通过该计划和其他英特尔高等教育项目建立起来的相关课程,不但获得了众多高校计算机专业学生的欢迎,也搏得了其他理工科系学生的青睐,因为他们都认识到了学习这些知识对于将来利用并行计算平台从事基础科研和产品设计、研发工作的重要性,而这些学生将来走上工作岗位后,就会自然而然地成为各行业企业及机构更好地应用HPC技术的中坚力量。


综上所述,我们可以清晰地看到,英特尔对中国HPC产业发展和商业化所提供的助力,其实并不仅仅是大家在表面上可以看到的那些持续更新的、拥有更出色性能和能效的处理器平台,在其他可影响HPC应用普及进程的重要环节上,它也在默默的付出着。在接下来于12月8日和10日发布的两篇“IT号外之HPC案例分享”文章中,我们就将通过介绍和分析实际案例,向您重点展示英特尔提供的先进处理器平台和其他方面的助力对于中国HPC产业和用户的意义,敬请关注。

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