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近日，歐洲處理器計劃（Europe Processor Initiative，下稱 EPI）發(fā)布最新進(jìn)展，代號為 Rhea 的芯片組，運用 N6 晶圓制程工藝，輸出模式為 NoC（Network on Chips，片上網(wǎng)絡(luò)），即將進(jìn)入平臺測試階段。
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同時發(fā)布的還有異構(gòu)平臺，覆蓋處理器架構(gòu)（Arm ZEUS, RISC-V），加速器架構(gòu) MPPA（Multiple Purpose Processing Array，多用途處理陣列）, eFPGA（embedded FPGA，嵌入式可編程門陣列）等，以及對應(yīng)的配套軟件，以協(xié)同多種電腦與網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，使性能達(dá)到最大化。
據(jù)悉，Rhea 芯片主要面向百億億數(shù)據(jù)級別高效能運算（High Performance Computing, HPC）
領(lǐng)域，應(yīng)用場景包括超算與汽車工業(yè)等。由于超算運行過程中，需調(diào)動通用服務(wù)器與加速器
來進(jìn)行復(fù)雜數(shù)據(jù)并行等處理，而異構(gòu)平臺架構(gòu)的構(gòu)建則是其中重要一環(huán)。
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因此，在 EPI 成立一周年之際，發(fā)布相關(guān)進(jìn)展，被稱為歐洲超算領(lǐng)域關(guān)鍵節(jié)點。按照 EPI 規(guī)劃，該系列芯片將于 2021 年投入使用。
EPI 計劃在歐洲高效能運算（High Performance Computing, HPC）中扮演主要角色，集結(jié)來自歐洲 10 國的 27 家企業(yè)與機(jī)構(gòu)，旨在開發(fā)低功耗微處理器，確保歐洲在 HPC 方面，可與美國、中國、日本并駕齊驅(qū)。
歐洲聯(lián)盟傷心超算 500 強(qiáng)
理想很美好，但現(xiàn)實卻很骨干。橫向比較歐洲與其他主流超算地區(qū)，在自主研發(fā)與應(yīng)用落地等方面，仍存在較明顯差距。
?超算 500 強(qiáng)前 10 位 圖源?|?Top500 官網(wǎng)
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2019 年 11 月 19 日，最新全球超級計算機(jī) 500 強(qiáng)榜單發(fā)布，以前十名為例，歐洲占兩席（瑞士的 Piz Daint 與德國的 SuperMUC – NG），制造商分別為 Cray（美國）與聯(lián)想。相反，美國占最多席位，共 5 家公司入榜，分別為 Summit，Sierra，F(xiàn)rontera，Trinity 與 Lassen；來自中國的神州太湖之光與天河二號分別位列第三與第四位。
從 500 強(qiáng)榜單數(shù)量來看，中國境內(nèi)有 228 臺超算上榜，蟬聯(lián)上榜數(shù)量第一，比半年前的榜單增加 9 臺；美國以 117 臺位列第二。從總算力上看，美國超算占比為 37.1%，中國超算占比為 32.3%。
處理器方面，英特爾依然占據(jù)絕對領(lǐng)先位置，超算前 500 強(qiáng)中，共有 95.2%的項目使用英特爾 CPU；加速器方面，共有 48%的超算使用英偉達(dá)的 GPU，其中，包括全球排名第一的美國超算項目 Summit。
值得一提的是，相較于英國頭部超算企業(yè)合作國外廠商而言，以太湖之光為代表的中國企業(yè)，目前均可實現(xiàn)自主研發(fā)。
中國超算處理器自研魄力與成果
太湖之光由中國國家并行計算機(jī)工程技術(shù)研究中心（NRCPC）開發(fā)，安裝于無錫國家超級計算中心。太湖之光的的計算節(jié)點能耗約為 15.3 兆瓦，其搭載的是國產(chǎn)處理器申威 26010。申威 26010 采用了“CPU+加速器”的方案（管理核心+運算核心），為 64 位 RISC（主頻 1.45GHz），擁有 260 個處理核心和 4 個內(nèi)存控制器。
處理器包括四個核心組，每組有 65 個內(nèi)核，由 8×8 Mesh 架構(gòu)計算集群（CPE）、一個管理單元（MPE）、一個內(nèi)存控制器（MC）組成。其中，MPE 和 MC 也可以被當(dāng)作獨立的處理核心，前者負(fù)責(zé)系統(tǒng)管理和通訊，后者則用于浮點運算，單個內(nèi)存（128bit 的 DDR3）帶寬為 34GB/s，因此整個處理器提供了 136.5GB/s 的帶寬。
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此外，天河二號由中國國防科技大學(xué)（NUDT）開發(fā)并部署，依托中國廣州國家超級計算機(jī)中心的系統(tǒng)，以每秒 6.14 億億次的浮點運算速度排名第四。搭載英特爾 Xeon 處理器，運行的是基于 Linux 的麒麟系統(tǒng)，創(chuàng)新性地采用了異構(gòu)融合體系結(jié)構(gòu)。天河二號的計算節(jié)點能耗約為 18 兆瓦，加上散熱系統(tǒng)的整體能耗在 20 兆瓦以上。
由于其使用的不是國內(nèi)自研的處理器，所以在處理器方面受到國外的制約，2015 年 4 月 9 日，美國商務(wù)部發(fā)布報告，決定拒絕英特爾公司向中國的國家超級計算廣州中心出售至強(qiáng)芯片用于天河二號系統(tǒng)升級的申請，這也是它與太湖之光最大的差距。
超算處理器三分天下如夢一場
綜上，不難看出，雖然歐洲啟動 EPI 計劃，目標(biāo)劍指超算中的核心處理器部分，直接挑戰(zhàn)英特爾在該領(lǐng)域的霸主地位。
圖源 | 英特爾官網(wǎng)
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雖然英國老牌半導(dǎo)體 IP 廠商 Arm，曾第一次直接出現(xiàn)在 2018 年 11 月份的 500 強(qiáng)榜單中，其與惠普合作，為劍橋公司打造代號為 Astra 的超級電腦，被運用于美國核能安全委員會，該項目最終排名第 205 位，但是 Arm 作為底層架構(gòu)王者，拉通前后端產(chǎn)業(yè)鏈，并非其聚焦與擅長的領(lǐng)域。
商業(yè)角度來看，加入 EPI 計劃，之于 Arm 也是開辟新型市場的機(jī)會，同時也可兼顧與英特爾的合作關(guān)系，縱使可能 Rhea 家族與 Intel 在超算領(lǐng)域兵刃相接，也絲毫不會影響 Arm 營收分毫。
中國太湖之光自 2016 年起放棄使用 Intel，并對接自主研發(fā)的處理器平臺。即使歐洲如計劃于 2021 年推出 Rhea 處理器，相較于中國也落后至少 5 年。
但是，歐洲集結(jié)區(qū)域內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)頭部企業(yè)，合理構(gòu)建超算處理器生態(tài)，后續(xù)在商業(yè)推廣與項目落地方面，可能存在相當(dāng)優(yōu)勢。隨著 2021 年第一代處理器問世，歐洲是否可改變目前在超算領(lǐng)域的窘?jīng)r，拭目以待。
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