为何国产超级计算机已经领先全世界了,而国产cpu却依然落后?
为何国产超级计算机已经领先全世界了,而国产cpu却依然落后?
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超级计算机并没有想象中那么神秘,它也只是一个计算工具。
当有人输入计算条件后,超级计算机就会输出计算的结果。和买菜用的计算器是一样一样的,仅仅只是规模上的区别而已。
我们常用的家用电脑一般只有一个CPU,每个CPU内一般只有2~8个物理核心,这样就能玩游戏、看视频、浏览网页,因为这些程序的背后只需要少量的浮点运算。假如要模拟飞机附近空气的流动,以及飞机本身的受力情况,就需要拥有成千上万颗CPU的超算来完成,需要把空气、机体分割成一个一个的小块块,分别计算每个小块的运动和受力,再整合起来得到整体的运动和受力情况。超算可以将一个大的任务切分成并行计算,这样就可以快速地完成繁重的计算任务。
如果把飞机模型中的一个1立方米的立方体分成1立方毫米的小方块,那么就会得到10亿个小方块。普通一个家用CPU需要连续做10亿次运算,算完整个过程可能需要花上一整天,而如果有10个CPU,就可以把10亿个小方块分成10分,每个CPU只需要计算1亿个方块,再把所有CPU计算的结果整合起来,两小时就能算完了。
如今超级计算机已经广泛的应用于气象气候、石油勘探、大气海洋环境、航空航天、宇宙模拟、密码研究、核爆模拟、武器研制、材料科学、工业设计、地震模拟、动漫渲染、深度学习、人工智能、生物医药、基因工程、数据挖掘、过程控制、金融分析、人类组织系统研究、公共服务等各个方面。所以超级计算机成为了强国必争之地,可以说未来想要打破科幻片里所谓的“质子锁”就需要用到超算。
“超级计算机”一词并没有明确的定义,随着计算机行业的发展而发生变化。早期的控制数据公司机器可达十倍速于竞争对手,但也仅是原始的标量处理器。到了1970年代,大部分的超级计算机已经是向量处理器了。1980年代初期,超级计算机朝着大规模并行计算系统发展,这时的超级计算机由成千上万的普通处理所组成。1980年代中叶,将8个到16个不等的向量处理器联合起来进行并行计算成为了通用的方法。1990年代到21世纪初期,超级计算机互联主要基于精简指令集的张量处理器(如:PowerPC、PA-RISC或DEC Alpha)来进行并行计算。
我国超级计算机的现状
在近期发布的全球超级计算机Top500榜中我国有214台超算上榜,在数量蝉联第一,而曾多次登榜首的神威太湖之光、天河2A分别位于第4名和第6名。日本继超算“京”的失败基础上推出后续“富岳”时隔9年再度登顶,而美国的超算“Summit”、“Sierra”被挤到了2、3名。
虽然我们已经取得了不小的成绩,但CPU仍然是我们的短板。比如过去天河二号用英特尔Xeon Phi(至强融核)的CPU连续4次在超算界Top500榜上荣登宝座。但自从2015年4月美国禁止英特尔向广州超算中心出售至强融核CPU后,明显有些跟不上脚步了。
虽然可以用2~3颗国产的申威芯片替代,但用一张Tesla V100就能解决问题只会增加复杂程度,芯片越多,调度就越困难。这就好比5个人的团队好管理,而500人的团队管理难度几何级数增加。
总结
我国的超算之路想要有长足的发展,依然需要补齐半导体产业链的短板。假如神威的CPU也能采用7nm的工艺制程和HBM2的内存,也不见得会比日本的“富岳”矮一截,谁胜谁负会是一个未知数。但恰恰这个前提是我们很欠缺的。
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国产CPU并不落后。落后的是国产知识产权体系下,CPU的生态。
中国超算,尤其是天河系的出彩,来自于中国设计师团队世界范围内首次提出的异构计算,即CPU和GPU的联合工作。当然天河系列之前主要使用英特尔的芯片,后来在美国商务部限令出口后,国产申威芯片第一时间顶上,在神威·太湖之光超算上继续维护了中国超算在全世界范围内的领先地位。
大家现在看到的落后,来自于用户体验差。这种差并不来自于分散的硬件,而来自于整个体系的磨合不够成熟。
就好比我们现在拿劳斯莱斯的发动机,拿兰博基尼的气动外形,拿创驰蓝天变速箱,拿奔驰大G的底盘,拼出一辆车,这车是否就碾压全球了?
并不能。因为这些体系并不兼容。整出这么一台奇美拉轿车可能甚至还跑不过满大街叫嚣的新思域。
国产CPU当初就是一颗孤悬的健康心脏。但是这颗心脏放不到任何一个活人的身体里。想要用它,你只能自己造一个人。
好了我们造一个出来也没多难。结果这个人还没站起来,因为腿部肌肉不响应,咣当摔倒了。
大家都说:国产心脏好烂啊。
没关系继续调整,接着来。
调整好了之后人站起来了!大家一片激动,结果走了两步,动态稳定性不行,啪叽又摔倒了。
大家都说:国产心脏好烂啊。
没关系我们接着搞!
调整好了这一次!我们造的小人走起来了!跑起来了!太振奋了!这时候正在训练百米跑的英特尔平台主机从旁边风一样掠过,像看傻子一样看着我们的小人。
大家都说:国产心脏好烂啊。
没关系……我们还可以坚持下去。
在完成了所有的调整之后,我们的小人和英特尔平台的win系统、苹果平台的OSX系统,站在了一起,他们必须无视成长时间鸿沟一般的差距,至少给用户相同级别的感受。
这步,我们到今天还没做到。
但是这之前的,我们耗费了30多年的心血,已经完成了。
题主,国产CPU并不垃圾。时间会告诉你一切。
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超级计算机的核心是构架,不是CPU…再有,商用CPU的知识产权已经被西方国家垄断,我们制造压根没有优势(利润),但是,不意味着中国计算机产业就一定被西方国家控制。
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纵观近几年,近十几年我国在发展,哪项技术不是靠巨资堆积的?
高铁,大飞机,载人航天,航母……这也得益于我们优越的社会制度,就是花钱办大事。要是在西方,花大钱是要争取各个州,纳税人同意的,效率低。比方说美国修个高铁,纳税人一想这东西短时间内没有利益回报就会反对。
那么超级计算机同样也是用钱堆的,只要有大钱,整出来只是时间问题。而关键是那些大国不舍得花钱,才显示出我们超级计算机的厉害!
而民用CPU就不是简单的堆钱的问题了,它的成本要低很多,回报要高很多,毕竟是量产嘛。我们也能造CPU,关键问题是现有技术成本太高,成本高售价就高,售价高就没有几个人买,没人买就形不成生态系统。所谓生态系统就是要全世界成千上万的开发者在这款CPU上做开发,一起发扬光大。这就像微软的手机操作系统一样,本身技术很好,但是生态差,没有程序员在上面做手机APP,APP少连微信都没有从而买的人少……自然就恶性循环了,成长不起来。
超级计算机室是不依赖生态系统的,反正自己玩自己的,不计成本,只针对高端用户,也不需要考虑用户体验,甚至可以用政策规定某些企事业单位必须使用。这是和普通民用CPU最大的区别。
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首先,超级计算机的算力大小并不依赖狭义上的CPU,超级计算机需要的是浮点算力,而目前市售CPU先天就有不足。在天河一号和天河二号中,真正为超级计算机提供算力的是gpu和协处理器,就像你的pc,CPU调度,显卡干活一样。
天河一号和二号的时候,硬件都是直接买的,天河一号和天河二号基本都用到了Intel xeon E5 xeon phi ,甚至还有AMD的显卡(真正的显卡hd4870x2,连计算卡都不是)。之后美国开始对华限制出口,主要是禁运xeon phi,nvidia Tesla这样的产品,CPU倒是没那么严。太湖之光就开始使用自研处理器了。sw26010本质上和Intel lga接口的xeon phi的设计思路是相似的,众核堆算力,至于工艺方面,是28nm,这个工艺放在2015年,可以说得上是主流工艺了,绝不算落后,而且能效丝还比Intel强好几个档次。当然,这种处理器给PC用毫无意义。
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国产cpu落后是由于我国的半导体,特别是芯片的研发是我国的短板。超级计算机中,cpu只是核心技术的一部分,cpu落后,但其他核心技术,我国已是走在世界前列!一台超级计算机技术,从综合上讲,我国国产超级计算机是领先世界的!
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因为芯片。cou的核心就是芯片,也就是集成电路。我国在芯片领域还是比较落后的,生产芯片的光刻机是制约生产芯片的瓶颈
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为什么原来美国科技发达因为超级计算机,后来让中国超过美国超级计算机,超级计算机为科技研发设计制造节省时间资源,为什么这几年中国科技发展很快因为有了超级计算机为科研研发节省时间,科技研发设计制造靠了数据计算出来
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就像为啥王思聪的电脑最强一样的道理
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一些中国人事事都要争世界第一,这其实是一种很不成熟的心态。世界人民七、八十亿,中国只有十四亿人,别的国家和人民就不能拿世界第一吗?这都是什么心态!
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中国超级计算机:天河二号!是美国因特尔“至强”芯片,神威太湖之光!是美国DG公司RISC结构的“阿尔法”芯片,已经全部被美国禁掉……被禁后几年,中国超算已经跌出世界前三……
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