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中國新超算徹底告別進口CPU 國產(chǎn)芯片已可與國外抗衡

2017-10-18
關鍵詞: 超算 飛騰

  日前,,飛騰已經(jīng)完成FT-2000plus服務器CPU的研制工作,,飛騰公司的合作伙伴正在積極研發(fā)相應的整機產(chǎn)品,。FT-2000plus這款芯片是以FT2000為基礎的改進版本,,雖然在單核性能上和Intel還存在一定差距,,但在多核性能上,,已經(jīng)達到Intel服務器CPU E5 主流產(chǎn)品的水平,。

  據(jù)傳,,國防科大正在研發(fā)的1000P超算天河3號(性能指標是神威太湖之光的8倍),,其原型機的CPU或?qū)⒉捎肍T-2000或其后繼產(chǎn)品作為主控CPU,。考慮到在天河2A上,,國防科大已經(jīng)用自主研發(fā)的加速器矩陣2000取代Intel的Xeon Phi計算卡,。從今往后,天河系列超算也將和神威系列超算一樣,,徹底告別國外CPU或加速器,,實現(xiàn)芯片的全國產(chǎn)化。

  FT-2000系列芯片是厚積薄發(fā)的結(jié)果

  近年來,,國內(nèi)某些企業(yè)熱衷于“走捷徑”,,先后與Intel、IBM,、ARM,、高通等國外芯片巨頭技術合作或合資,有的公司把國外的CPU IP授權買回來做集成,,就宣傳是自主知識產(chǎn)權,,甚至還有公司將國外的芯片包裝一下變成國產(chǎn)芯片。

  雖然這種走捷徑的做法可以在短時間內(nèi)拿出性能不錯的芯片,,但由于國外公司始終懷有“教會徒弟,、餓死師傅”心理,不會將最先進的技術授權給中國,,而且國內(nèi)單位在拿到國外技術授權后,,容易陷入知其然,不知其所以然的困境,,不具備技術發(fā)展的可持續(xù)性,,在國外公司開發(fā)出下一代產(chǎn)品之后,只能再次引進國外技術,。

  相比之下,,飛騰選擇了較為困難的自主研發(fā)道路,雖然發(fā)展會慢一些,,但更具后勁,。早在十多年前,飛騰就基于IA-64指令集設計CPU,,之后又以Sparc開源代碼為基礎設計了FT-1000和FT-1500兩款CPU,F(xiàn)T-1000被用于天河1號超算,F(xiàn)T-1500被用于天河2號超算,。在2012年前后,,飛騰選擇了ARM陣營,獲得了ARM指令集授權,,可以基于ARM 64指令集設計自己的CPU,。并在數(shù)年時間里先后開發(fā)出了FTC660、FTC661兩款CPU核,,以及FT-1500A/4,、FT-1500A/16、FT-2000,、FT-2000plus等CPU,。

  FT-1500A/4被用于PC和筆記本,采用28nm制造工藝,。集成了4個FTC660 CPU核,,主頻1.5GHz—2.0GHz,集成了2MB二級cache和8MB三級cache,,集成了2個DDR3-1600存儲控制器,,可提供25.6GB/s訪存帶寬,最大功耗為15W,。

  FT-1500A/16被用于服務器,,采用28nm制造工藝。集成了16個FTC660 CPU核,,主頻1.5GHz,,集成了8MB二級cache和8MB三級cache,集成了4個DDR3-1600存儲控制器,,可提供51.2GB/s訪存帶寬,,最大功耗為35W。

  FT-2000采用28nm制造工藝,,可被用于超算計算節(jié)點和高性能服務器,。集成了64個FTC661處理器核。工作主頻1.5GHz—2.0GHz,。集成了32MB二級cache,,擴展支持128MB三級cache。支持16個DDR3-1600存儲控制器,,可提供204.8GB/s訪存帶寬,。

  最新的FT-2000Plus采用了臺積電16nm制造工藝,主頻為2.0GHz—2.4GHz,,集成了64個FTC661處理器核,。為了提高集成度,,拋棄了L3cache,將DDR4內(nèi)存控制器集成到了片內(nèi),。目前,,飛騰系列CPU已經(jīng)形成了一個家族,可滿足黨政軍多個領域的實際需求,。

  足以和Intel主流服務器抗衡 CPU 在國內(nèi)ARM服務器CPU中處于領跑位置

  根據(jù)實際測試FT-2000在2GHz主頻下,,采用GCC4.8編譯器,SPEC2006的測試成績分別為SPECint_rate2006:570,、 SPECfp_rate2006:482,,與Intel Xeon E5-2695v3相當。

  而最新的FT-2000Plus因為刪除了L3導致在SPEC測試中某些子項分數(shù)下降,,把集成DDR4等改進帶來的提升抹平了,,使FT-2000Plus在同主頻下與FT-2000的性能相差不大。那飛騰公司為何要這么做呢,?原因應該是為了商業(yè)化,,提高FT-2000plus的集成度可以方便主機廠,降低開發(fā)FT-2000plus整機產(chǎn)品的成本,。不過,,在使用了更好的臺積電16nm制造工藝之后主頻可以最高穩(wěn)定到2.4G,使FT-2000plus相對于FT-2000還是有不小的性能提升,,能夠滿足高端服務器和超算主控CPU的性能要求,。

  近年來,不少廠家都開始著手開發(fā)ARM服務器CPU,。在國內(nèi),,華為和華芯通也在著手開發(fā)ARM服務器CPU。不過,,就目前而言,,飛騰的ARM服務器CPU在性能上處于絕對領先地位。

  華芯通是中國大陸與高通成立的合資公司,,從高通手中獲得了源碼并基于該源碼設計自己的CPU,。不過,由于華芯通北京研發(fā)中心啟用時日尚短,,正式商用產(chǎn)品問世尚需時日,。

  相比之下,華為研發(fā)ARM服務器CPU的時間要早得多,,而且在北京和美國都有研發(fā)中心,,已經(jīng)有產(chǎn)品Hi1612問世。雖然在宣傳上,,華為聲稱Hi1612是“自主研發(fā)”,,“除存儲單元外均具有完整知識產(chǎn)品”,,但其實上,這款服務器CPU采用臺積電16nm制造工藝,,其內(nèi)核是ARM Cortex A57,。

  而且Hi1612的性能也比較一般,,也許是因為華為缺乏服務器CPU設計經(jīng)驗,,這款服務器CPU的性能相對有限,以飛騰的FT2000作參照,,華為的這款服務器CPU在制造工藝領先2代的情況下,,以FT2000一半的功耗實現(xiàn)了不足FT2000一半的性能。

  不過,,據(jù)小道消息,,華為的下一款ARM服務器正在研發(fā)中,而且位于龍芯公司斜對門的華為北京研發(fā)中心已經(jīng)拿ARM Cortex A72修改了至少2個版本(華為有錢,,買了ARM的“大禮包”),,加上位于美國的研發(fā)中心可以提供技術支持,在有ARM Cortex A72為基礎的情況下,,華為的下一款ARM服務器CPU的性能值得期待,。

  結(jié)語

  誠然,F(xiàn)T-2000/FT-2000plus還是存在一些短板的,,比如單線程性能偏弱,。無論是FT2000,還是FT-2000plus,,雖然在多線程性能上達到了Intel中高端服務器CPU的性能,,但在單線程性能上,還是有不小的差距——即便主頻控制在2.5GHz,,Intel的服務器CPU的SPECint_base2006的成績也在25以上,,而FT2000的SPECint_base2006只有12.4(@2.0GHz),F(xiàn)T-2000plus預計也只有14+分(@2.4GHz),。

  軟件生態(tài)也是一個問題,,由于飛騰選擇了跟隨ARM生態(tài)的道路,使飛騰的商業(yè)化推廣很大程度上取決于ARM生態(tài)的完善情況,。而在服務器生態(tài)上,,ARM和X86相比差距較大,這也非常不利于FT-2000/FT-2000plus的商業(yè)化,。

  不過,,萬事開頭難,迄今為止,,湖南長城銀河公司,、湘計海盾公司,、航天706所已經(jīng)推出了基于新一代飛騰微處理器的自主可控產(chǎn)品。

  長城銀河公司就開發(fā)出了EF111系列計算服務器,、智恒AF21B一體機,、致翔NF15N筆記本電腦和世恒KF510系列桌面型臺式計算機等整機產(chǎn)品。其中,,EF111系列計算服務器基于全新一代國產(chǎn)FT2000 Plus 處理器的高性能服務器,,可應用于ERP、高性能數(shù)據(jù)庫,、虛擬化和商業(yè)智能,、大數(shù)據(jù)分析等領域。航天科工二院 706所也推出天玥64核高端機架式服務器,。

  根據(jù)公開資料顯示,,天河3號的原型機已經(jīng)選定FT-2000系列芯片作為其計算節(jié)點上使用的CPU。這不僅對天河超算擺脫進口芯片掣肘是一個好消息,,對于FT-2000來說,,也是一個非常好的廣告。


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