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国产高性能计算机欠“软功” 国家投6亿专项资金

2004.07.06  来自:ZDNET      共有评论(0)条 发表评论    收藏

TOP500 在一定程度上反映了各国、各大公司在超级计算机方面的实力。但是TOP500排名中采用的Linpack 测试,仅反映出一个线性方程式的解题速度

TOP500 在一定程度上反映了各国、各大公司在超级计算机方面的实力。但是TOP500排名中采用的Linpack 测试,仅反映出一个线性方程式的解题速度,并不能完全反映计算机的实际应用性能。

——中国科学院计算所所长院士李国杰

简单地追求科学计算带来的峰值,而不追求商用计算,中国高性能计算就站不住脚;中国高性能产业突破不了应用,就永远走不出研究所、小公司的局面,中国的高性能计算也就发展不成产业。

——联想高性能服务器事业部总经理祝明发

这样的论断并非耸人听闻。

在6 月20日公布的全球超级计算机TOP500的排名中,曙光4000A 排名第十,借此中国也成为继美国、日本之后的第三个进入世界前十的高性能计算机应用的国家。

但国内高性能计算机专家告诉记者,虽然国内厂商在核心技术方面差距与国际上越来越小,而且近年来在全球范围的测试中多次取得好成绩,说明目前我国高性能计算的应用水平有所提高,但是与国外高性能技术相比整体差距仍然很大,这主要表现在体系结构、互联网、I/O 、CPU 、应用软件等方面。其中,差距最大就是以软件为代表的应用方面,可以说,国产高性能计算机需补 “软功夫”!

据悉,尽管,目前在银行的一些大型行业应用中,一部分小型的应用软件正在国产化,但我国绝大部分高端用户使用的是国外厂商的软件。中国高性能计算应用发展还是一个渐进的过程。

所幸的是,国家相关部门、专家、学者以及企业已经开始在高性能计算的应用方面有一连串大动作。国家“863 ”计划的高性能计划组组长钱德沛接受记者采访时表示,在国家“863 ”计划、高性能计划组支持下,“863 项目”今年下半年将成立高性能计算评测中心,开发测试程序,结合应用寻找合理的测试应用方法。同时,国家已经启动共6 亿元人民币的软件专项资金,用于数据库、操作系统及相关应用软件的研发。

理性看待TOP500排名

从去年国内厂商参加TOP500排名开始,业界对排名机制的议论就没有停止过,有人说中国高性能计算达到了世界水平,曙光们为国争了光;有人却说这个排名仅是速度的比拼,没有什么实际意义,仅是市场炒作。虽然看法略有不同,但是国内的学者和厂商基本上达成了一个共识,以Linpack 值为主要依据简单地追逐计算速度缺乏实际应用意义。

曙光总裁历军坦诚的对本报记者表示,10万亿次曙光4000A 的诞生是用户需求所致,而成为全球高性能计算机TOP500的第十名,是曙光正常研发、生产过程中很平常的一件事。历军透露,未来如果没有应用需求的驱动,曙光将不会再参加TOP500的评选。虽然TOP500是非营利性的,但是不算在测试期间,曙光不能承载的多种应用软件测试的损失。记者获悉,曙光参加TOP500评选,仅电费每天就要消耗1 万元人民币。

去年曾在TOP500中排名14位的联想,在最新的排名中“滑落”到第26名。针对此“不利”局面,联想高性能服务器事业部总经理祝明发表示,TOP500一方面是国家实力的体现,另一方面说明世界上对超级计算机的需求在发生变化,联想排名发生变化是正常的。TOP500依据的Linpack 值虽然也能体现出一部分应用,但是Linpack 主要体现的是超级计算机的科学计算能力。联想更看重商业计算能力,也就是超级计算机作为“超级服务器”体现出来的应用能力。

祝明发谈到,一旦把超级计算机作为“超级服务器”使用,其TPCC、TPCH(复杂事务处理)能力就显得尤为重要,这其中要考验 “超级服务器”的I/O 、数据库处理等能力,就不单单是运算能力。去年,国内只有联想深腾6800参加并通过了TPCH相关的测试。当时测试时,深腾6800连接了42TB的磁盘阵列,而且在Oracle尚未发布面向网格的数据库10g 时,联想深腾6800就用10g 做测试。结果联想在这次测试中排名第四名。祝明发表示,超级计算机不具备TPCC和TPCH能力,就做不了商业计算,也就不能成为“超级服务器”,也进入不了商业领域。

中国科学院计算所所长李国杰院士谈到,TOP500在一定程度上反映了各国、各大公司在超级计算机方面的实力。但是TOP500排名中采用的Linpack 测试,仅反映出一个线性方程式的解题速度,并不能完全反映计算机的实际应用性能。机群系统在实际应用中的效率可能会大大低于Linpack 值。相反,有些计算机Linpack 效率不高,但在数据处理、事务处理等应用中发挥很好。他呼吁,不要片面攀比Linpack 值,要强调追求实际应用的效率。863 项目也不能只追求Linpack 速度和效率。

国家“863 ”计划、高性能计划组组长钱德沛认为,在许多应用中“峰值”都不是一个主要的衡量标准,更多的是效能和可持续性的应用。因此TOP500作为一种衡量标准,不是最有效的,但是作为一种对技术水平的衡量手段,它体现的高性能技术的规模和应用水平。

曙光总裁历军表示,TOP500的测试形式实际上是一种很理想化的应用,一味追TOP500排名则本末倒置。今后三四年,曙光超级计算机的主要竞争方向将不是简单的计算速度的提升,而是对用户的各种不同应用的支持和优化。

在列入最新的TOP500中,IBM 生产的224 台占据了近半壁江山,而IBM 对TOP500的看法业有所不同。IBM 有关人士接受采访时表示, TOP500 不仅仅是一个全球最快的前500 台计算机的排名,实际上它可以看成一个“数据库”,因为TOP500提供了除运算能力外的其它丰富的信息。IBM 认为,在这些排名中,厂商们可以通过排名的情况分析高性能计算机发展走势;而用户可以从中了解本行业最高端计算机使用情况等。

作为国内服务器市场领先厂商的浪潮没有参加TOP500的评选,不过曾在5 月份美国交易处理效能委员会(TPC )进行的一次全球商业智能计算测试中打败IBM 获得第一名。在具体应用测试中力拔头筹,让浪潮有点踌躇满志。

浪潮人士告诉记者,浪潮对TOP500排名并不感兴趣,而是把主要精力放在商业计算方面。虽然浪潮对TOP 排名并不“看重”,但有关专家表示,浪潮在山东大学部署的浪潮天梭TS10000 运算速度就达到了4 万亿次。相比排名26位的4 万亿次联想的深腾6800,浪潮天梭TS10000 应该也能排在前30名。

生存的关键在应用

截止目前,我国自有品牌超级计算机已有14台进入TOP500,实际上国内性能超过一万亿次的超级计算机(服务器)已超过20台,这说明我国高性能计算机已有较好基础,应用也具相当规模。但是,专家称我国超级计算机应用水平与国外的差距仍然很大。

一位从设计曙光一号开始就一直工作在高性能计算机领域的资深设计师告诉记者,目前,我国高性能计算机产业与国外的差距还是很明显的,其中表现在处理器、操作系统、应用软件等多个方面。

李国杰院士提出,剥离应用而孤立地谈高性能计算机的发展是错误的。他认为,很多人认为处理器和操作系统是我国高性能计算机产业中的软肋,而事实上,我国并不缺乏精通处理器和操作系统原理的精英,应用才是我国高性能计算机产业中最薄弱的环节。 “核心的战略性的软件、应用软件是一定要做的。一年不成,两年;十年不成,二十年。”谈到我国目前高性能计算应用软件的发展现状,李国杰院士有些痛心疾首,“我国的两大银行,每年有10亿元的软件费用付给国外企业,就是因为国内应用于高性能计算的大型管理软件和应用软件太少。事实上,我们国家的技术能力并不差,缺的是没有用户敢用。”

联想高性能服务器事业部总经理祝明发表示,中国高性能计算生存的关键在应用。他谈到,IBM 、惠普、SUN 等公司的高性能计算业务在商业市场的比例为90% ,而我国的高性能计算在商业计算市场开拓方面仍存在很大差距。IBM 等公司经常会推出科学计算的超级计算机,是因为他们可以拿在商用计算上赚的钱补贴到科学计算领域。实际上,从目前来看,我国的联想、曙光、浪潮等厂家完全有能力做到运算速度达到40万亿次的超级计算机,但关键就是有没有应用需求。比如,在科学计算中独树一帜的向量计算,因为成本高、商用计算能力不强而仅停留在科学计算的狭窄领域。

可喜的是,我国政府将在软件方面的支持力度,远远大于高性能计算机及其核心软件专项。据国家“863 ”计划、高性能计划组组长钱德沛透露,国家将在软件方面的投入6 亿元人民币,其中2 亿元做数据库,4 亿元做操作系统、办公套件、嵌入式软件和应用软件等。

然而,光有核心技术能力和政府支持是不够的。李国杰院士指出,核心技术并不是技术人员想象出来的,而是用户“用”出来的。现在缺的是让自己的核心技术在使用中成长的机会。他在现场发问,有几个有哪些企业能像上海超级计算中心(编者注:以下简称上海超算)这样敢于、愿意使用国货呢?

用户变得越来越精明,他们也在不停地寻找适合自己的产品、方案。这其中上海超算就一个精明的用户。“事实上,可以说是用户出钱让我们做技术开发。”曙光副总裁聂华说,“上海超算一期就投入3000万元上应用软件,软件、硬件投资大到了1 :1 ,像这样的合作伙伴在全国都是很难遇到的。”“我们希望在中国找到一个能够代表实际应用的标准,这样更具有实际指导意义。” 曙光公司负责技术的副总裁聂华说,“但是不得不承认,对高能性能计算的应用是千差万别的,因此要找到一个所有用户都能够接受的标准是不可能的。”截至目前,曙光4000A 已运行了天气预报,石油地震资料处理,核能开发利用,计算流体力学,基因与蛋白分析和材料科学等领域的30多项应用,每个行业的需求都不同。

上海超级计算中心主任傅文彪风趣地谈到,是上海超算的需求“成全”了曙光的上榜。傅文彪分析了上海超算近几年来的应用需求,他谈到,2001年上海超算购买了一台3800亿次的神威一号,但是到当年底使用效率就达到了80% ,已经接近饱和。到2002年,上海超算开始对二期扩建进行调研,花了一年时间,对上海高性能计算的需求情况有了全面的摸底。这包括基础科学、公益事业、工业工程以及商业数据处理等四方面需求,应用领域主要覆盖以下几方面:结构分析、计算流体力学、分子模拟、生物信息、计算化学、地震地质(油气勘探)、数值气象研究等。结合以上实际需求上海超算确定了这么大计算能力的超级计算机。

为己所用,也为人所用。上海市副市长严隽琪谈到,上海超算作为全国首家面向社会开放的高性能计算公共服务平台,自2001年 1 月投入运行以来,开展了大量高性能计算的工作,涉及工程研发应用的十多个领域,逐渐探索出一条高性能计算公共服务的新路子。上海超算中心的主机一直保持比较良好的使用状态,目前有十多家用户排队等待上机。为更好发挥曙光4000A 的强大功能,下一步,重点做好五方面的工作,一是抓紧开发和引进与该计算机相配套的软件平台,完善应用环境,二是承担好国家863 网格主结点的研究与开发任务,三是积极为中科院南方地区科研单位提供服务,并不断扩大全国客户的范围。四是继续探索超算中心的商业化运作模式,实现超算中心的可持续发展,五是扩大与全球各大超级计算中心的交流,进一步提高上海超算中心的应用水平。

英特尔中国总经理杨旭也建议,应用已不仅仅是自己单位使用,而是要帮助更多的单位、企业来共同使用。他表示,虽然用户购买更多的超级计算机会给英特尔带来更多收益,但英特尔“不会挖未来的墙角”,不是每个单位、企业都需要购买超级计算机,购买超级计算机的用户可以通过与自己的用户“共享”主机来达到多赢。

国内厂商应结盟为先

“目前,国内高性能计算企业之间不存在竞争,也不应该有竞争。”中科院计算所副所长樊建平语出惊人。他谈到,在我国超级计算机市场上,我国高性能计算企业一共才占5%的市场份额,更多的竞争来自国内厂家与国际厂家之间的竞争,而非国内厂商之间“自相残杀”。这么小的市场份额再内部搞竞争,恐怕连5%都会保不住。863 计划的特点之一是政府主导,鼓励企业参与。从这个角度引导,把国内厂家、政府部门、学术界等把整个产业界结合在一起,共同去完成我国高性能计算的整体建设目标。

“主要竞争来自国外。”联想高性能服务器事业部总经理祝明发谈到,“原来在IBM 、惠普、SUN 等国外竞争对手面前,国内厂商有性价比优势,而近年来,价格更低的DELL进入中国市场,使国内厂商面临更大挑战。”

国内做高性能计算的企业中有三个“种子选手”,曙光、联想和浪潮。其中曙光、联想“根正苗红”,二者共同承担高性能计算机及其核心软件专项,享受国家“特殊”待遇——国家863 计划高性能计算机及其核心软件专项资金。此专项总投资1 亿元人民币,其中4000万元用于高性能计算机研制,其余部分资金用户开发相关操作系统、安全以及其他应用软件。该课题承担者之一曙光获得3000万,曙光10万亿次的高性能计算机4000A 作为南主节点落户上海超级计算中心;另一承担者联想获得1000万,后来又追加500 万,联想4 万亿次的深腾6800作为北主节点落户“中科院网络中心”。虽然,浪潮未承担主节点项目建设,但是在主节点之下的普通节点建设中表现出了很强的研发实力。

一位中国高性能计算机专家这样评价这三个“种子选手”,:863 计划十几年来,曙光始终在研发过程中,起到带头作用,因此曙光最大特点是其在技术力量强。目前高性能市场中,曙光高性能计算机销量已超过1000套,应用是国内最广泛的。联想进入高性能市场比较晚(2001年进入),但是从其公司运作能力和市场化的能力看,虽然其目前遇到了一些困难,但是未来的发展潜力巨大。而浪潮以服务器起家,但在高性能方面,原来技术较弱,但是比较专一于高端商用市场,通过于大专院校的合作,发展比较快。在与山东大学的合作中,可以体现出其有研发4 万亿次高性能计算机的能力。

中科院计算所副所长樊建平希望,曙光、联想、浪潮等企业能够在核心技术方面,特别是采用国内核心技术方面能够更进一步。本报记者从曙光方面获悉,曙光将在2005年推出基于国产龙芯处理器的高性能计算机——曙光4000T.

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