天河二號A超算升級:國產加速卡取代Intel 性能幾乎翻番

上週TOP500公佈了2018年上半年的超算500強名單,美國的Summit超算如願以償奪得了第一,為美國人贏回了丟失已久的TOP500冠軍,而且一舉包攬了TOP3中的第一、第三。中國最強超算神威·太湖之光名列第二,這兩年來並沒有升級,但是第四名的天河2A超算實際上已經今非昔比,它曾經是TOP500六連冠,但之前使用的是Intel加速卡。

在被美國禁止出口之後,廣州超算中心使用國產Matrix-2000加速卡升級了天河2A超算,性能從54.9PFLOPS提升到了97.9PFLOPS。

天河2號是位於中國廣州超算中心的一臺超算,它使用了Intel Xeon E5-2692 12核處理器及Xeon Phi 31S1P加速卡,總計擁有312萬個核心,整機功率也達到了17808千瓦,理論性能是54.9PFLOPS(千萬億次),Linpack峰值性能33.86PTFLOPS,從2013年6月份到2016年6月份它的性能都沒有變化,連任了六次TOP500冠軍。

天河2號原本有後期升級的,但是2015年美國政府頒佈禁令,嚴禁Intel等公司向中國四家超算中心出口高性能計算芯片,這樣使用Intel Xeon Phi加速卡的天河2號就不能再使用美國公司的高性能芯片了。

2017年9月份,廣州超算中心宣佈年底前升級天河2號超算系統,使用國產加速器Matrix 2000取代原本的Intel Xeon Phi加速器。

升級後的天河2號被稱為天河2A,之前的海內外報道中也使用過天河2A這個稱呼,不過它真正的升級還是去年底,這才是名副其實的天河2A,浮點性能從之前的54.9PFLOPS提升到了94.97PFLOPS。

天河二號A超算升級:國產加速卡取代Intel 性能幾乎翻番

從升級後的情況來看,天河2A不只是用國產加速器取代Intel加速器那麼簡單,網絡結構也從原來的10Gbps升級到了14Gbps,延遲從1.57us降至1us,內存容量從1.4PB升級到了3.4PB,存儲容量從12.4PB升級到了19PB,帶寬翻倍到1TB/s,而功耗則從17.8MW降至16.9MW,能效大幅提升。

天河二號A超算升級:國產加速卡取代Intel 性能幾乎翻番

天河2A升級的關鍵就是上面這個Matrix 2000加速器,它使用的是國產芯片,架構、來源一如既往地神秘,畢竟跟國防科大有關。

網上能找到這個資料說,這個芯片是天津邁創公司出品,每個加速卡使用了4顆Matrix 2000芯片,每個Matrix 2000由128個內核組成,頻率1.2GHz,每週期能執行16個雙精度運算,處理器峰值性能為2.45TFLOPS。

Matrix 2000處理器的眾核架構讓人聯想到了太湖之光使用的申威處理器,不過後者是基於Alpha架構魔改的,Matrix 2000架構不確定不是ARM。

考慮到國防科大之前公佈的處理器路線圖,整數架構應該是ARM,但是矢量單元依然是國內魔改,官方資料裡提到過這是自定義的256bit VFU矢量單元。

另外,Matrix 2000處理器的TDP功耗為240W,封裝面積66x66mm,製程工藝未知,但是從發佈時間來看,大概還是28nm節點生產的。

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