近日,欧洲处理器计划(Europe Processor Initiative,下称 EPI)发布最新进展,代号为 Rhea 的芯片组,运用 N6 晶圆制程工艺,输出模式为 NoC(Network on Chips,片上网络),即将进入平台测试阶段。

 


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同时发布的还有异构平台,覆盖处理器架构(Arm ZEUS, RISC-V),加速器架构 MPPA(Multiple Purpose Processing Array,多用途处理阵列), eFPGA(embedded FPGA,嵌入式可编程门阵列)等,以及对应的配套软件,以协同多种电脑与网络环境,使性能达到最大化。

 

据悉,Rhea 芯片主要面向百亿亿数据级别高效能运算(High Performance Computing, HPC)
领域,应用场景包括超算与汽车工业等。由于超算运行过程中,需调动通用服务器与加速器
来进行复杂数据并行等处理,而异构平台架构的构建则是其中重要一环。

 

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因此,在 EPI 成立一周年之际,发布相关进展,被称为欧洲超算领域关键节点。按照 EPI 规划,该系列芯片将于 2021 年投入使用。

 

EPI 计划在欧洲高效能运算(High Performance Computing, HPC)中扮演主要角色,集结来自欧洲 10 国的 27 家企业与机构,旨在开发低功耗微处理器,确保欧洲在 HPC 方面,可与美国、中国、日本并驾齐驱。

 

欧洲联盟伤心超算 500 强

 

理想很美好,但现实却很骨干。横向比较欧洲与其他主流超算地区,在自主研发与应用落地等方面,仍存在较明显差距。

 

​超算 500 强前 10 位 图源 | Top500 官网

完整版请进入:https://www.top500.org/list/2019/11/?page=1

 

2019 年 11 月 19 日,最新全球超级计算机 500 强榜单发布,以前十名为例,欧洲占两席(瑞士的 Piz Daint 与德国的 SuperMUC – NG),制造商分别为 Cray(美国)与联想。相反,美国占最多席位,共 5 家公司入榜,分别为 Summit,Sierra,Frontera,Trinity 与 Lassen;来自中国的神州太湖之光与天河二号分别位列第三与第四位。

 

从 500 强榜单数量来看,中国境内有 228 台超算上榜,蝉联上榜数量第一,比半年前的榜单增加 9 台;美国以 117 台位列第二。从总算力上看,美国超算占比为 37.1%,中国超算占比为 32.3%。

 

处理器方面,英特尔依然占据绝对领先位置,超算前 500 强中,共有 95.2%的项目使用英特尔 CPU;加速器方面,共有 48%的超算使用英伟达的 GPU,其中,包括全球排名第一的美国超算项目 Summit。

 

值得一提的是,相较于英国头部超算企业合作国外厂商而言,以太湖之光为代表的中国企业,目前均可实现自主研发。

 

中国超算处理器自研魄力与成果

 

太湖之光由中国国家并行计算机工程技术研究中心(NRCPC)开发,安装于无锡国家超级计算中心。太湖之光的的计算节点能耗约为 15.3 兆瓦,其搭载的是国产处理器申威 26010。申威 26010 采用了“CPU+加速器”的方案(管理核心+运算核心),为 64 位 RISC(主频 1.45GHz),拥有 260 个处理核心和 4 个内存控制器。

 

处理器包括四个核心组,每组有 65 个内核,由 8×8 Mesh 架构计算集群(CPE)、一个管理单元(MPE)、一个内存控制器(MC)组成。其中,MPE 和 MC 也可以被当作独立的处理核心,前者负责系统管理和通讯,后者则用于浮点运算,单个内存(128bit 的 DDR3)带宽为 34GB/s,因此整个处理器提供了 136.5GB/s 的带宽。

 

图源 | 网络

 

此外,天河二号由中国国防科技大学(NUDT)开发并部署,依托中国广州国家超级计算机中心的系统,以每秒 6.14 亿亿次的浮点运算速度排名第四。搭载英特尔 Xeon 处理器,运行的是基于 Linux 的麒麟系统,创新性地采用了异构融合体系结构。天河二号的计算节点能耗约为 18 兆瓦,加上散热系统的整体能耗在 20 兆瓦以上。

 

由于其使用的不是国内自研的处理器,所以在处理器方面受到国外的制约,2015 年 4 月 9 日,美国商务部发布报告,决定拒绝英特尔公司向中国的国家超级计算广州中心出售至强芯片用于天河二号系统升级的申请,这也是它与太湖之光最大的差距。

 

超算处理器三分天下如梦一场

 

综上,不难看出,虽然欧洲启动 EPI 计划,目标剑指超算中的核心处理器部分,直接挑战英特尔在该领域的霸主地位。

 

图源 | 英特尔官网

 

虽然英国老牌半导体 IP 厂商 Arm,曾第一次直接出现在 2018 年 11 月份的 500 强榜单中,其与惠普合作,为剑桥公司打造代号为 Astra 的超级电脑,被运用于美国核能安全委员会,该项目最终排名第 205 位,但是 Arm 作为底层架构王者,拉通前后端产业链,并非其聚焦与擅长的领域。

 

商业角度来看,加入 EPI 计划,之于 Arm 也是开辟新型市场的机会,同时也可兼顾与英特尔的合作关系,纵使可能 Rhea 家族与 Intel 在超算领域兵刃相接,也丝毫不会影响 Arm 营收分毫。

 

中国太湖之光自 2016 年起放弃使用 Intel,并对接自主研发的处理器平台。即使欧洲如计划于 2021 年推出 Rhea 处理器,相较于中国也落后至少 5 年。

 

但是,欧洲集结区域内半导体行业头部企业,合理构建超算处理器生态,后续在商业推广与项目落地方面,可能存在相当优势。随着 2021 年第一代处理器问世,欧洲是否可改变目前在超算领域的窘况,拭目以待。