多核异构

    多核和多核异构系统越来越受到超大规模计算机的青睐，如前不久发布的全球高性能计算TOP500排名第一的IBM的Roadrunner就是把自己的Cell和AMD的皓龙处理器混合在了一起；在芯片层面，包括英特尔、AMD和nVIDIA等都在研制异构多核或众核芯片。例如AMD提出的CPU+GPU的Fusion，nVIDIA的Tesla等。
    众所周知，在当前的高性能计算系统和应用中，绝大多数是x86架构的处理器和应用，随着高性能计算系统性能的不断提升，多核和重核异构系统在满足高性能计算的某些特殊应用的时候表现出比较出色的性能。例如对于追求浮点运算性能的应用来说，GPU(图形处理芯片)的速度要远远高于传统的 CPU(中央处理器)，这也是为何AMD和nVIDIA公司认为，在未来的高性能计算中GPU或者CPU+GPU会最终取代CPU。但从目前应用软件的编程模式来看，多数编程工具和应用仍然是基于x86架构，所以要想充分发挥出GPU或CPU+GPU的性能，改变传统的编程模式至关重要。对此，AMD公司中国区高级技术经理刘文卓在其《未来是CPU和GPU的融聚》的主题演讲中也承认，目前编程模式是多核异构系统面临的最大挑战。那么多核异构是否是高性能计算的发展方向呢？
    英特尔公司高性能计算软件经理SanjayGoil博士对《中国电子报》记者讲，英特尔一定会做异构的多核芯片，但与对手“异构的内核，异构的编程环境”不同，英特尔会坚持走“异构的内核，相同的编程环境”这样一条道路，也就是说，不管是哪种内核，所使用的编程模式都应该是一样的。虽然现在业界已经出现了一些异构系统，但这些异构系统除了在Linpack测试时有较出色的表现，在实际应用中并不好测试，因此需要强大的软件工具的支持，降低异构环境下的软件编程难度。
    英特尔中国公司亚太客户响应团队技术经理何万青博士称，目前英特尔的高性能计算开发工具可用于分析和优化已有MPI编程模式的性能。同时英特尔也发布了自己的MPI2.0，接口不变，编程模式不变，但更加适合多核环境，在进程与内核之间可以实现更好的绑定。另外英特尔针对OpenMPI在与业界伙伴进行合作。

    从对与会厂商的采访和目前高性能计算的现状看，基于相同编程模式的多核异构应该是未来高性能计算系统最切实可行的道路。而采用CPU+GPU的异构系统，改变业内流行的编程模式的难度很大。至于未来会怎样，充满了不确定性。

NVIDIA公司首席科学家David Kirk表示异构计算架构确实是处理各种类型数据的最有效的解决方案，但是他并不认为Intel开发的Knights Corner加速器能够打造出切实可行的异构多核心平台，后者是Intel公司专门针对HPC应用推出的产品。

当前在很多应用领域，比如石油及天燃气勘探、地震及金融服务业等都使用了GPU或者特殊计算加速器进行数据处理，比如AMD FireStream和NVIDIA Tesla。在作为目前世界上头号处理器厂商，虽然Intel公司在其自有图形芯片产品Larrabee的开发上遇到了挫折，但是该公司仍然开发一款代号 为Knights Corner的芯片产品，此产品将会融合多核架构以及X86，由于当前的操作系统在运行时需要获得X86处理器的支持，因此David Kirk认为这些产品将不会消失。

Intel公司HPC平台所配备的Knights Corner芯片将会由独立的CPU和多核HPC加速器组成，基于的是PCI Express插槽。很多HPC专家相信PCI Express总线会成为此类加速器的瓶颈，因此PCI Express总线带宽太低。解决这一问题的办法就是推出集成有X86核心与大量并行图形核心的芯片产品，在这方面AMD的解决方案就是Fusion。不 过David Kirk认为PCI Express不一定就会成为瓶颈。