【电脑】“芯”慢了 超级电脑“失速”

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       最新的全球超级计算机排行榜前天发布，独具意味的是，它最值得关注的地方不是“快”，而是“慢”。这应该是有史以来变动最小、进步最少的一次超级计算机排名，这是否说明超级电脑性能“衔枚疾进”、各国激烈竞争的格局已经结束？

　　答案似乎是否定的。

　　微调成为主旋律

　　这份排行榜由权威的“Top500组织”编制，每年6月和11月各发布一次，评选出全球最快、最强大的500台计算机。最新一期Top500榜单中，中国的“天河二号”继6月后再次登顶。在Top500官网上，“天河二号”的蝉联也被写入标题。

　　对国人，这当然是一个好消息。但从全球视角来看，天河的蝉联几乎是这份榜单的唯一亮点。

　　半年前的前十位计算机，在本期榜单上有9台实现“连任”，座次也没有变化；前十中唯一的新面孔是瑞士“丹特峰”，它排名第六，无关前五格局。

　　“微调”的不仅是前十，还包括整体性能的增幅。根据Top500的统计，本期500强计算机的性能总和，是250P/秒（每秒25亿亿次浮点计算能力），与半年前相比上升了12.1%。从Top500官网提供的增长曲线图来看，这个增幅应该是过去20年最小的一次。

　　据Top500统计，过去5年，500强计算机总性能的半年同比增速，均值是33.5%；从1993年首张Top500榜单发布起，20年来这个指标的均值约是36%。可以说，超级计算机的性能增长，20年来一直沿着既有轨道上升。但显然，今年11月，全球超算的性能增长“脱轨”了。

　　“失速”似乎并没什么预兆—最近3次榜单发布时，500强计算机的性能总和增幅分别是66.3%、31.3%和37.7%。

　　“失速”或是偶然

　　在上海超级计算中心副主任李根国博士看来，全球超级电脑的“失速”，似乎还只能认为是暂时现象。

　　李根国记得，过去20年间，Top500一共发布了40多次榜单，性能总和似乎也出现过几次放缓。因此，要判断本次“失速”是否真的代表拐点来临，为时尚早。不妨继续关注半年、甚至一年后的Top500榜单，再作判断。

　　李根国认为，这次放缓应与欧美经济不景气有关，大环境导致各国政府纷纷压缩在高性能计算的投入，导致新设备发布延期。

　　上海交大电子信息与电气工程学院副院长李明禄教授的观点与李根国类似。据他了解，不少发达国家都在加紧研发新一代超级计算机，性能“相当了得”。这份Top500榜单所透露的“乏力”，应该是“新老交替”时碰巧遇到了青黄不接。

　　李明禄认为，据他在许多学术交流场合掌握的信息，全球研发超级计算机的热情，以及用户对超级计算的需求，都没有降温。特别是在中国，十八届三中全会提出的改革目标，无论是建设创新型国家、实现经济转型、建设生态文明，都需要超级计算的支撑。“要控制PM2.5离不开高精度的天气预测，国产大飞机要求大量的仿真模拟。三中全会还提出了组建国家安全委员会的计划，而要保障国家安全，离不开靠超级计算机提升网络和信息系统的安全性。”

　　瓶颈不可忽视

　　但两位专家也认为，目前超级计算机在技术上的确存在瓶颈，制约了其性能的进一步提升。

　　李明禄认为，传统的超级计算机，强项是处理“计算密集型”的任务，比如预测天气。这只要求按照某个成熟的算法模型，按部就班地算，就行了。但在大数据时代，要从海量、特别是缺乏直接相关性的数据中，挖掘出有价值的内容，超级计算机的系统设计需要创新，以适应新的计算模式。

　　不仅如此，超级计算机近期还遇到了基本元器件的限制。比如，CPU（电脑中央处理芯片）已经从“单核时代”过渡到“多核时代”。如今，CPU要提速，本质上靠的是在一个CPU里封装更多的“核”实现的。

　　对台式机、平板电脑、手机来说，这都不是问题；但超级计算机的性能提升依赖CPU里每个“核”的提速，而“多核”CPU里每个“核”的性能近年来却没有显著增长。李明禄认为，CPU的相对“失速”，很可能限制超级计算机的发展。

　　此外，超级计算机还面临能耗瓶颈。计算速度越来越快，代价是能耗越来越大。目前，一些超级计算机的耗电量几乎相当于一个小城市。李根国认为，如果不从根本上革新超级计算机的系统设计，无论是电网、还是用户的钱包，都可能不堪重负。

　　李明禄认为，这次超算“失速”，既为技术研发提出了挑战，也为后发国家追赶领先者创造了机遇。

　　他强调：“在可见的未来，超级计算机将依然是国家战略实力的体现，各国将继续围绕它展开激烈竞争。”