美國(guó)禁售芯片 中國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)還有戲嗎？

　　最近，連續(xù)四次蟬聯(lián)超級(jí)計(jì)算機(jī)世界第一的“天河二號(hào)”遇到了麻煩，4月9日，美國(guó)商務(wù)部發(fā)布報(bào)告，決定拒絕英特爾公司向中國(guó)的國(guó)家超級(jí)計(jì)算廣州中心出售至強(qiáng)芯片用于天河二號(hào)系統(tǒng)升級(jí)的申請(qǐng)。國(guó)家超級(jí)計(jì)算長(zhǎng)沙中心、廣州中心、天津中心和國(guó)防科技大學(xué)四家國(guó)家超算中心被列入出口管制名單。

　　美國(guó)方面給出的解釋是這4家中國(guó)超算中心從事“違反”美國(guó)國(guó)家安全或外交政策利益的活動(dòng)。而據(jù)《華爾街日?qǐng)?bào)》報(bào)道，美國(guó)商務(wù)部曾于今年2月18日發(fā)布一份通知稱，使用了兩款英特爾微處理器芯片的天河二號(hào)和早先的天河1號(hào)A系統(tǒng)，“據(jù)信被用于核爆炸模擬”。

　　美國(guó)暫時(shí)不賣(mài)芯片了，中國(guó)的超級(jí)計(jì)算機(jī)還有戲嗎?這得從頭說(shuō)起。

　　一、超級(jí)計(jì)算機(jī)的由來(lái)

　　其實(shí)，計(jì)算機(jī)最早就是從超級(jí)計(jì)算機(jī)開(kāi)始的，無(wú)論是第一臺(tái)機(jī)械計(jì)算機(jī)(英國(guó)巴貝奇爵士設(shè)計(jì)，未最終完成)，還是第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)Eniac，都是做科學(xué)計(jì)算和軍事用途用的。

　　計(jì)算機(jī)性能的擴(kuò)展有兩條道路，一條的不斷改進(jìn)制造工藝，提升芯片設(shè)計(jì)水平，把單個(gè)芯片設(shè)計(jì)的很強(qiáng)悍，提升性能。還有一條道路是盡可能用比較多的機(jī)器并行，用多機(jī)機(jī)器一起運(yùn)算來(lái)提升性能。

　　早期，超級(jí)計(jì)算機(jī)都是昂貴的高級(jí)貨，處理器是專門(mén)設(shè)計(jì)的，芯片組是配套的，甚至每根連接線都是定制的，成本極高。

　　而隨著PC和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)追求強(qiáng)大的計(jì)算能力可以不那么昂貴。于是，人們開(kāi)始嘗試用大批量生產(chǎn)的PC或者工作站來(lái)攢超級(jí)計(jì)算機(jī)。

　　若干臺(tái)PC或者工作站通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)，把任務(wù)分給這些機(jī)器并行，然后返回，計(jì)算能力絲毫不弱于昂貴的專用超級(jí)計(jì)算機(jī)，于是傳統(tǒng)的超級(jí)計(jì)算機(jī)開(kāi)始沒(méi)落。

　　這個(gè)時(shí)代出現(xiàn)了很多平民化的超級(jí)計(jì)算機(jī)，譬如用浩鑫HTPC準(zhǔn)系統(tǒng)湊起來(lái)的超級(jí)計(jì)算機(jī)，把一個(gè)學(xué)校的MAC電腦湊起來(lái)的超級(jí)計(jì)算機(jī)等等，這些看似玩具的東西居然一度占據(jù)了TOP500超級(jí)計(jì)算機(jī)排行榜，甚至谷歌自己用的服務(wù)器也是用這種辦法攢出來(lái)的。

　　而在這個(gè)過(guò)程中，人們發(fā)現(xiàn)，限制超級(jí)計(jì)算機(jī)能力居然是功耗，人們不能堆積太多的數(shù)量是因?yàn)楣β屎桶l(fā)熱限制，性能功耗比甚至比性能本身更重要。

　　于是，IBM開(kāi)發(fā)出藍(lán)色基因，不追求單個(gè)核心的高性能，而是降低功耗，攢更多的數(shù)量來(lái)提升性能。但是因?yàn)閱为?dú)開(kāi)發(fā)這種處理器在批量和成本上無(wú)法與通用的PC處理器相比，并沒(méi)有流行開(kāi)。

　　二、從CPU到協(xié)處理器

　　索尼為了提升PS3游戲機(jī)的性能，聯(lián)合IBM搞了Cell處理器，這是異構(gòu)計(jì)算的開(kāi)始。因?yàn)樵谟?jì)算任務(wù)中，有些任務(wù)是簡(jiǎn)單的，不需要復(fù)雜的邏輯處理，只需要足夠的計(jì)算單元暴力計(jì)算，這樣處理器就可以設(shè)計(jì)成兩部分，一個(gè)簡(jiǎn)單的運(yùn)算核心，幾個(gè)強(qiáng)大的簡(jiǎn)單計(jì)算單元，這就是Cell的思路。

　　因?yàn)檫@種計(jì)算編程難度太高，所以Cell用在游戲機(jī)上并不成功，但是這個(gè)思路可以拿到電腦上，這就是我們熟悉GPU通用計(jì)算。

　　因?yàn)?D的需求，顯卡有強(qiáng)大的計(jì)算能力，這種能力只用于3D游戲浪費(fèi)了，于是在Cell之后就有了GPU的通用計(jì)算，CPU處理復(fù)雜任務(wù)，GPU處理暴力計(jì)算，nVIDIA甚至搞出來(lái)CUDA專門(mén)解決這個(gè)問(wèn)題，而且在GPU的設(shè)計(jì)上就為通用計(jì)算做了優(yōu)化。

　　單臺(tái)計(jì)算機(jī)異構(gòu)化，獲得強(qiáng)大的計(jì)算能力，那么就可以把這些單臺(tái)計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，組成計(jì)算能力強(qiáng)大的異構(gòu)超級(jí)計(jì)算機(jī)。

　　于是中國(guó)在2009年搞出來(lái)天河一號(hào)超級(jí)計(jì)算機(jī)，就是CPU和GPU異構(gòu)組成的超級(jí)計(jì)算機(jī)，一度排名世界第一。百度搞人工智能的計(jì)算機(jī)也是這種異構(gòu)的超級(jí)計(jì)算機(jī)。

　　如果以后超級(jí)計(jì)算機(jī)全部異構(gòu)化，那么CPU提供的計(jì)算能力只占一小部分，這無(wú)疑代表了nVIDIA和AMD要搶Intel的飯碗，Intel當(dāng)然不能坐以待斃。