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虽无冕，却不凡——细读联想的超算之路

张垞责任编辑：liuyu6 发布于：2019-07-25 00:15 PConline原创

　　经过多年的宣传与科普，即便身处行业之外，大多数人也能够对“超算是国之重器”的说法表示认同。而在这条高精尖的国家之路上，中国正以前所未有的速度与质量挑战着一个又一个看似不可能的巅峰。

　　在前段时间发布的TOP500超算排行榜中，中国以291台上榜的数量再次成为全球顶尖超算的第一大国。而即使是在TOP10这样的排名中，中国仍旧能够以两台16年和18年建造的系统牢牢占据第三、第四位。

　　那么，我们能够依此认为中国就是当之无愧的世界超算第一强国吗?

　　如果仔细研读TOP500榜单，除了排在最前面的几台顶级超算之外，我们也能够很轻易的发现这些问题：虽然中国在TOP500中的上榜总数位居世界第一，但我们上榜超算的总算力只相当于美国的77%，而在TOP100这样的进阶榜单中，中国超算的算力之和更是只相当于美国的36%……

　　成为超算强国的现实路径

　　经过几十年的发展，中国早已通过各个行业实践了一条属于中国的由弱变强、从小变大的发展之路。在超算领域，这条路径依旧靠谱。

　　借助中国庞大的经济总量和全球最完整的工业体系，即便是超算这种高精尖应用领域在中国仍旧有着庞大的需求。而随着中国经济和科学研究从量变转向质变，未来对于超算的需求只会更大。依托这一庞大且仍在不断增长的市场需求，中国将逐渐形成一条“产学研”相互配合的超算发展之路。假以时日，中国的超算整体实力必将与需求匹配，成为代表中国制造实力的又一张名片。

　　目前，在这条产学研上下游配合的产业链上中国已经涌现了一批成熟且市场化的企业。而联想正是这条产业链上的代表企业。

　　HPC产业中不可或缺的力量

　　作为全球最大的超算系统提供商，仅在TOP500榜单之中，由联想担任制造商的超算就有173台，超过整个榜单的三分之一。凭借对超算产品和需求的深刻理解以及自身在IT设备制造领域强大的实力，联想正以自己的独特优势服务于中国乃至全球的超算用户。

　　谈到联想与IT产业，前段时间联想对于自己不做芯片的表述曾经引起很多人的质疑。而在超算领域，现实的情况则是出身于中科院系统的联想通过与众多兄弟单位的紧密合作能够获得大量国产高性能芯片，并通过自身强大的设计与制造能力为这些芯片提供可靠的应用平台。而在联想的芯片合作名单中就包括近年来名声大噪的寒武纪等企业。这种在产业链中的上下游配合即能够帮助芯片企业更早的对接商业市场，也能够促进产学研大生态的形成;鉴于联想的优势和自身产业链定位，这无疑是一种更合理、更高效的产业模式。

　　而在超算系统的设计和建造方面，联想所能发挥的作用不可谓不重要。抛开成本、产能等摆在明面上的优势，单从目前超算系统建设中最棘手的两大问题——散热和系统构型来看，联想就已经进行了颇具洞察的探索与实践。

　　1、散热

　　受限于半导体技术的工艺制程，系统散热始终是百亿亿次计算中一个绕不开的话题。即便是使用计算效率更高的异构计算形态，单块计算卡动辄数百W的功耗仍旧是对散热效率的一种巨大挑战。我们甚至可以说，没有优秀的散热解决方案就没有超算的百亿亿次时代。

　　而在这一挑战中联想给出的解决方案是“海神”温水散热系统。通过使用18-50摄氏度的去离子化纯净水来带走CPU、GPU上的热量，温水水冷散热系统可以提供数倍于传统风冷的散热效率，从而用更小的能耗和体积来解决更高功率的散热问题。甚至，在总体功耗不是很高的情况下实现全年365天的数据中心自然冷却，进而实现更接近1的数据中心PUE值。

　　2、系统结构

　　使用并行计算是当前技术情况下大幅提升超算系统总体性能的最直接手段之一，但这也会带来系统结构向复杂化、多样化发展的问题。而随着FPGA、ASIC等计算形态在高性能计算领域中重新获得关注，未来HPC领域中系统构型的复杂化程度还将加剧。而面对这一挑战，联想带来的答案是新一代深腾X9000高性能计算系统。通过在其中采用模块化设计思路，深腾X9000已经为GPU、ASIC等当前以及未来各种形式的计算留出了足够的空间和接口。显然，联想的计划是打造一套兼容并包的融合型超算基础架构，以适应多种任务负载。

　　就目前的情况而言，不同的计算部件拥有不同的形态、体积以及功率密度，想要完成这样的设计，广泛的产业链整合以及大量的仿真、模拟及测试工作必不可少。而这些正是联想多年以来的强项所在。

　　联想的隐形能力

　　超算的用户大多是企业的研究部门或高校及科研院所，实际的操作者也大多都是行业内顶尖的工程师和科学家。在通常的印象中，他们不仅对自己的专业领域了如指掌，更对超算等计算工具如数家珍。在真正开始采购一台超算系统之前，他们早已计划好应该用什么处理器、多少内存、多大存储以及什么样的网络。而超算制造商的工作紧紧是帮助他们“搬箱子、拧螺丝、系统测试和维护”。

　　但在实际的情况中，很多用户就如同你我一样，只是跑程序、看结果，对于超算应该采用怎样的结构、怎样的配置并不特别关心。同时，对于超算系统使用GPU等加速卡来提升性能是否经济这样的问题也并不完全了解。而这正是像联想一样的超算系统制造商每天都要面对的工作问题。

　　对此，联想数据中心业务集团全球高性能计算技术高级总监 Scott Tease表示：联想每天面对的工作绝不仅仅是将已有的货架产品搬到用户现场并实施安装。相反，联想会深度参与到系统构建的过程中，了解用户的实际需求、帮助用户计算使用加速卡所带来的额外成本和并行编程费用是否具备真正的性价比;亦或者一套单纯的CPU系统就能以更低的TCO满足用户的需求。

联想数据中心业务集团全球高性能计算技术高级总监 Scott Tease

　　是的，随着超算系统复杂程度的上升，联想所具备的大量超算系统构建经验将会变得越来越重要。它能够帮助用户建设真正符合自身使用需求的系统并保证更好的消费比，从而将更多的资金用于生产及科研。而随着联想在超算市场占有率的进一步提升，其在规划、咨询能力上的对比优势也将愈发明显，进而形成一个“越建越懂、越懂越受认可”的正反馈循环。

　　显然，这也正是联想在产业链中发挥自身能力并推动整个行业生态继续发展的正确路径。

　　无冕的实干者

　　回到TOP500榜单，联想虽然已经取得了173台上榜的骄人成绩，但在榜单的10%中，联想的名字也仅仅出现了两次。其他大多仍是IBM、Cray(已被HPE收购)、HPE等老牌超算劲旅……

　　在整个超算产业中，全球的TOP500和国内的TOP100榜单无疑拥有重要的意义。它就像奥运会的领奖台，给国家、企业带来大量的关注和无尽的荣耀。但作为一个产业，在领奖台之下，还要有更多的企业参与其中，帮助更多应该用上超算的机构和项目用上好用的超算。

　　就如同夺得金牌的奥运健儿与默默工作的在校体育老师一样。中国在超算领域内总体实力的提升即需要有登上TOP500榜首的高光时刻，更需要有像联想一样的超算实干者来提供大量性能强劲、方案成熟的产品来帮助行业实现超算的应用普及。于是，我们便看到了深腾X9000这样的新一代融合计算平台，采用第二代英特尔®至强®可扩展处理器的ThinkSystem SR650、SR670这样的服务器产品， LiCO这样的超算管理系统……

　　对于联想来说，这可能是一条注定不会通向舞台正中的砥砺之路;但对于中国超算产业来说，这确实一条发展产业的实干之径。

联想超算深腾X9000

张垞

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