E級(jí)超算

概述：

rgb(248,249,244); text-indent: 28px; display: inline !important; font: 14px/24px 宋體; white-space: normal; float: none; letter-spacing: normal; color: rgb(0,0,0); word-spacing: 0px; -webkit-text-stroke-width: 0px">　　百億億次超級(jí)計(jì)算機(jī)。按照由美國倡導(dǎo)的國際公認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)，E級(jí)超算的功耗應(yīng)低于20MW。按照這一功耗目標(biāo)要求，未來的E級(jí)超級(jí)計(jì)算機(jī)的能效比要達(dá)到50 GFlops/W。

面臨的挑戰(zhàn)：

　　● 挑戰(zhàn)一：訪存墻問題

　　訪存墻問題仍然是提升計(jì)算速度的第一大難題，處理器的處理速度和訪問速度之間的不匹配，處理器單個(gè)引腳的信號(hào)傳輸速度和引腳受限。多核處理器的出現(xiàn)只是提高了計(jì)算速度，不但沒有緩解訪問問題，反而使其變得更加嚴(yán)重。

　　● 挑戰(zhàn)二：通信墻問題

　　隨著超級(jí)計(jì)算的規(guī)模不斷增加，互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)對(duì)計(jì)算性能的影響越來越大，E級(jí)計(jì)算對(duì)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)提出了更高的要求，互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)已成為制約超級(jí)計(jì)算機(jī)發(fā)展的核心因素之一。

　　● 挑戰(zhàn)三：可靠性問題

　　可靠性：當(dāng)系統(tǒng)性能由P級(jí)向E級(jí)擴(kuò)展時(shí)，保存全局檢查點(diǎn)的時(shí)候可能達(dá)到甚至超過系統(tǒng)的MTBF！

　　● 挑戰(zhàn)四：能耗墻問題

　　能耗墻：ITRS估計(jì)高性能CPU的功耗將達(dá)到120～200W。世界排名第一Blue Gence的能耗達(dá)到7.8MW，如此發(fā)展下去E級(jí)系統(tǒng)功耗將達(dá)3.5GW，超過三峽水電站2008年平均供電能力的三分之一。

　　● 挑戰(zhàn)五：并行計(jì)算的可擴(kuò)展性

　　上述四堵墻，嚴(yán)重制約并行計(jì)算的可擴(kuò)展性，并行計(jì)算機(jī)課擴(kuò)展性度量模型指導(dǎo)著計(jì)算機(jī)的發(fā)展。解決計(jì)算機(jī)的并行可擴(kuò)展性的難點(diǎn)在于要素的量綱不統(tǒng)一，事件離散，應(yīng)用千變?nèi)f化，系統(tǒng)、技術(shù)的千差萬別。

　　要素的量綱不統(tǒng)一，歸約到時(shí)間量綱，通過“容錯(cuò)開銷”的度量，將可靠性問題的描述統(tǒng)一至?xí)r間量綱，進(jìn)而將可靠性引入加速比公式，對(duì)可靠性墻進(jìn)行量化研究。現(xiàn)有容錯(cuò)方法都會(huì)引起可靠性墻，必須研究故障影響系統(tǒng)的規(guī)律，探索新的方法。

　　通用處理器+專用處理器是異構(gòu)體系結(jié)構(gòu)的一種解決方案。給予流處理的異構(gòu)并行體系結(jié)構(gòu)，大規(guī)模科學(xué)工程應(yīng)用的可流化理論，大規(guī)?？茖W(xué)工程應(yīng)用的高效流化方法。在可流化路理論和高效流化方法的基礎(chǔ)上提出了CPU和流處理器相結(jié)合的異構(gòu)融合并行體系結(jié)構(gòu)。

應(yīng)用：

　　具有重大計(jì)算的需求，如全球氣候變化模擬、天體物理大數(shù)據(jù)的處理、模擬宇宙的演化、新型材料驗(yàn)證及無庫存核武器仿真等。