最近EDN中國版編輯看到網入上有人討論，為什麼中國超級電腦很「牛」(編按：相信大家對這個詞都不陌生…很厲害的意思)，但CPU不行的話題。好多年前，小編還在讀大學時就注意到了這個問題，但現在還是這樣嗎？我想可以從超級電腦用CPU和民用CPU這兩個方面來討論。首先我們來看超級電腦用CPU。

神威•太湖之光登頂500強榜單

先看看這則新聞。2016年6月20日德國國際超級電腦大會(ISC)公佈了新一期世界電腦500強榜單，中國最新超級電腦神威•太湖之光榮登第一。最受關注的是，神威•太湖之光實現了核心處理器的全國量產。

神威•太湖之光擊敗了霸佔榜首3年的「天河2號」。運算速度達到93PFLOPS，理論最高速達125.4PFLOPS，這一數值約為天河2號的兩倍。

有別於天河2號採用的英特爾(Intel)Xeon E5-2692v2 12核處理器，神威•太湖之光首次採用中國產核心處理器申威26010(SW26010)。它整合了260個運算核心，每塊運算能力為每秒３萬多億次，約等於20台家用電腦…

在超級電腦方面，異質運算已取代同質運算

在超級電腦方面，異質運算已基本取代了同質運算。而且，隨著英特爾大力發展CPU+FPGA；AMD戮力研發CPU+GPU，異質運算也將越來越多地進入人們的視野。在國外公司積極佈局異質運算的同時，中國公司也不甘落後。

事實上，最近幾年曾經在TOP500刷榜，或者排名靠前的超級電腦都採用了異質運算——神威•太湖之光、美國泰坦、中國天河1號和天河2號。

泰坦有18,688個運算節點，每個運算節點由1個16核心AMD Opteron 6274處理器和1個Nvidia Tesla K20加速器組成，共計299,008個運算核心，屬於CPU+GPU。天河1號使用了14,336片英特爾 Xeon X5670處理器和7168片Nvidia Tesla M2050高性能運算卡，屬於CPU+GPU。

天河2號有16,000個運算節點，每個節點由2片英特爾 E5 2692和3片Xeon PHI組成，共使用了32,000片英特爾 E5 2692和48,000片Xeon PHI，屬於CPU+眾核晶片。正在升級的天河2號則將美國的Xeon Phi換成了自主研發的矩陣2000，屬於CPU+DSP。

申威處理器強在眾核堆運算力

仔細研究不難發現，超級電腦的運算力大小並不僅僅依賴CPU。超級電腦需要的是浮點運算能力，而目前市售CPU先天就有不足，比起GPU和其他輔助處理器都差得遠。

在天河一號和天河二號中，真正為超級電腦提供運算力的是GPU和輔助處理器。那時候處理器都是直接買的，天河一號和天河二號基本上用的是英特爾Xeon E5/Xeon Phi，還有AMD的顯示卡。之後美國開始對中國限制出口，主要是禁運Xeon Phi、Nvidia Tesla等產品，CPU倒是沒那麼嚴格。

中國在神威•太湖之光上就開始使用自行研發的處理器了。記得去年中國清華大學微納電子學系魏少軍曾表示，報紙上、媒體上或者專家講的一些話，把中國神威•太湖之光的發展和美國對中國的禁運兜在一起是胡說八道。神威•太湖之光用到的電腦晶片是我國2009年就計畫的專案，中國經過7年的時間努力實踐計畫，和美國制裁沒有半點關係。

總體來看，神威•太湖之光整套系統使用了40,960顆處理器，總計擁有10,649,600顆核心、1.31PB記憶體，理論峰值性能125,435.9TFlops，實際最大性能93,014.6TFlops，效率達74%，相比之下天河二號的效率只有62%。

但是，神威這麼強的運算能力實際是「堆疊」出來的——SW26010本質上和Intel LGA介面的Xeon Phi的設計思路相似，是眾核心堆疊出來的運算力，但超級電腦比的就是平行度和設備的規模。另外其在製程方面是28nm，能效比英特爾強得多。

神威的處理器雖然看起來並不是很出色，但是整個超級電腦強就強在並行處理十分巧妙。中國CPU落後人家這麼多年，還被技術封鎖，短期內超越並不十分可能，因此，研究人員將目光轉向了處理器的相互連接上，這也是為什麼神威能夠被美日等國稱讚的原因。

另外它能效比也非常高。神威的能耗為15.371MW，這個能耗看起來挺大，但是比天河二號的能耗17.808MW小。神威在提升浮點運算能力的同時，還降低了能耗。

但是，就算最新的神威•太湖之光也存在著短處。它使用的是相對較舊的記憶體晶片技術，這意味著與美國目前運算能力最強的超級電腦相比，它的處理器資料存取速度會受限。另外，這台新型中國超級電腦仍舊是基於美國光纖網路技術研發，該技術主要用於連接數以千計的微處理器晶片。

另外，除了CPU設計的問題，CPU加工也很重要。一方面需要非常好的製程流程，另一方面製造高性能微納電子元件需要很精密的特種儀器與設備，這些工業儀器設備一台動輒幾百上千萬美金，其背後也有一個龐大的現有利益鏈。

比如微影設備，做CPU最核心的設備。全世界最好的微影設備是荷蘭製造，長期供應英特爾、高通(Qualcomm)等少數企業。荷蘭人不敢得罪這些大金主，所以也就不太可能把最好的設備賣給中國…

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