100美元起的超級電腦,只有信用卡般大小

作者 | 發布日期 2013 年 07 月 25 日 16:10 | 分類 伺服器 , 晶片 , 自動化
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100美元起跳的超級電腦平台,究竟是怎麼樣的產品呢?這真的是要拜目前半導體與電機領域技術進步之賜,讓過往高功耗、高運算能力的超級電腦,以更平價的方式實現,並衍生出建造更大,但成本比傳統大型叢集超級電腦要更低許多的新型超級電腦。

超級電腦主要的指標是運算能力,在業界會以浮點運算能力來當參考,也就是flops,超級電腦因為運算快,通常都以多少GFLOPS、多少PFLOPS為單位。而目前市場的趨勢,是每瓦最大效能為多少才是關鍵,也就是要說,廠商要設法提高每瓦的處理運算能力,才不會浪費電。




處理器原型一人開發成功,低價高效率的超級電腦平台

之前很紅的Parallella,被譽為是這個領域的先鋒,當初是Andreas Olofsson這位高手,於2010年使用自己的退休金開公司研發的。這個超級電腦平台,採用的是Epiphany多核心處理器,Epiphany是怎麼來的呢?

Epiphany其實完全由Andreas Olofsson創造,這可是他在自己房子下的地下室做研究,把這種新的超低功耗架構完成,一個人完成電路與半導體線路的設計,才打造出的Epiphany第一代系統晶片(SoC)。後來他又繼續推出第三代和第四代的Epiphany。

目前投入市場的是Epiphany-III與Epiphany-IV,這種SoC裡面具備一個處理器核心矩陣,並且有搭配高速記憶體,以及單精度浮點運算引擎,而且很省電。

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▲Parallella超級電腦尺寸如信用卡(3.4英吋 x 2.1英吋)

 

第四代Epiphany採用28奈米製程生產,可支援到64顆處理器的陣列,第三代產品則是65奈米製程,可支援16顆處理器的陣列。以Epiphany-IV來說,在2瓦的耗電量下,就擁有100 Gflops的效能,等於就擁有50Gflops/Watt的效能,這種低耗電高效率的能力,比其他同類產品要強上許多,從10到100倍不等。

如果我們用通用圖形處理器(GPGPU)這種組成超級電腦的熱門處理器選擇來比較。先用一般人比較容易熟悉和理解的一般等級NVIDIA GeForce GT6XX系列來看,它每瓦的浮點運算能力只有4到7Gflops,高階版本則是每瓦16~18Gflops,但是非常貴,這不是很好的例子,畢竟是一般市售產品,給超級電腦用的繪圖晶片效能與價格又不同。當超級電腦使用NVIDIA的產品,會是用Tesla這樣的專門運算用圖形處理器以進行協同運算,但是把Tesla晶片的規格計算下來,它每瓦的Gflops也只有16到17而已,無法和低價的Epiphany相比。

因此相較之下,Epiphany系列晶片可說更為值得。而打造超級電腦的組合,比方說你用上42台Parallella做串連,這樣可產生一共有756顆處理器的Parallella叢集系統,其功耗也不到500瓦,非常地電。

 

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科技新報認為,這種超低價的超級電腦,好好規劃與搭配的話,對於工業電腦是非常好的平台之一,可使用在自動化控制、汽車與醫療等產業上,對於整體人類的運算環境會有幫助,更重要的是,系統軟體支援開源方案,應該可以讓更多用戶與單位實現低成本高效能運算的夢想。

 

Parallella規格

Adapteva公司銷售的超級電腦平台Parallella,採用一顆Epiphany多核心處理器、單顆賽靈思(Xilinx)的Zynq雙核心ARM A9可程式化系統晶片、1GB SRAM,並支援MicroSD卡、2個USB 2.0埠、擴充連接器、10/100/1000有線網路、HDMI連接埠。而搭載16顆核心的Epiphany E16處理器版本是低價版,高價版的64顆核心Epiphany E64處理器版本,在全速運轉下,這個版本的Parallella耗電量只有5W,非常地驚人,更別提CPU其實大部分時間是處於非全速運轉下了。

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程式開發方面,有免費的開源Epiphany開發工具,內建C語言編譯器、多核心程式的除錯器,還可以用Eclipse IDE,以及OpenCL SDK、OpenCL編譯器、run-time函數庫。

 

2013年夏季到秋季分批出貨

現階段,Adapteva公司把一些機器提供給當初在群眾募資網站上的支持者,優先供應給這些情義相挺的客戶。不過,產品還有一些最佳化的工程要走,在2013年夏季結束前,要出貨給當初在群眾募資網站使用者們下的6,300張訂單,在前期推廣上,Parallella平台與Epiphany系列處理器已經打下有效的基礎了。

如果你想要購買這款超級電腦平台硬體,單個售價是99美元起,買越多的價位都還有一定程度的調整,已經開放對非當初在募資網站下單的網友銷售,不過這批的優先度會比較後面,要到2013年秋季才會出貨。

 

超級電腦的速度單位:

  • 一個 MFLOPS (megaFLOPS) =每秒100萬 (=106) 次的浮點運算
  • 一個 GFLOPS (gigaFLOPS) =每秒10億 (=109) 次的浮點運算
  • 一個 TFLOPS (teraFLOPS) =每秒1萬億 (=1012) 次的浮點運算
  • 一個 PFLOPS (petaFLOPS) =每秒1千萬億 (=1015) 次的浮點運算
  • 一個 EFLOPS (exascaleFLOPS) =每秒100億億 (=1018) 次的浮點運算

延伸閱讀:Announcements | Adapteva 

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