Китайский суперкомпьютер на китайских процессорах: задача выполнима?

Китай представляет собой одну из самых быстрорастущих экономик в мире, и если некогда он рассматривался преимущественно как площадка для производственных мощностей технологических компаний и поставщик "ширпотреба" на глобальный рынок, то сегодня эта страна направляет мощные финансовые ресурсы на развитие собственной высокотехнологичной индустрии, способной выпускать конкурентоспособную на мировом уровне продукцию. Относится сказанное и к сфере высокопроизводительных мейнфреймов, где признанными лидерами являются IBM и Cray, а процессоры используются от знакомых каждому владельцу ПК производителей – Intel, AMD. Согласно последней редакции рейтинга суперкомпьютеров Топ-500, сегодня быстрейшей китайской машиной является Tianhe-1 ("Млечный путь"), занимающий в нём пятое место (563 Тфлопс). Однако он основан на тех же Intel Xeon и графических чипах AMD. Следующий суперкомпьютер, обладающий петамасштабной вычислительной мощностью, будет построен на собственных китайских CPU. Называться он будет Dawning 6000, а по словам главного архитектора семейства микропроцессоров Loongson (Godson) Вейву Ху (Weiwu Hu) из Института вычислительных технологий (Institute of Computing Technology, ICT), являющегося подразделением Китайской академии наук (Chinese Academy of Sciences), операционной системой выступит Linux.

Dawning 6000 станет важной вехой для серии Loongson, до сих пор применявшейся главным образом в недорогих нетбуках и неттопах. Предыдущая модель – Dawning 5000a – в 2008 году дебютировала под 11-м номером в Топ-500 и также должна была оснащаться Loongson, однако впоследствии компания-разработчик Dawning Information Industry Company решила перейти на AMD. Dawning 6000 планируется построить к середине текущего года, а запуск намечен на конец года. Таким образом, это второй обещанный ICT суперкомпьютер на китайских процессорах. Создание же чипа Loongson 3 началось ещё в 2001 году в рамках 10-й китайской "пятилетки". За основу была взята архитектура MIPS (Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages – микропроцессор без заблокированных конвейеров), которая востребована в основном во встраиваемых системах. В списке Топ-500 CPU на отличающейся от х86 архитектуре используются лишь в 15% машин. Но как считает вице-президент по маркетингу MIPS Technologies Арт Свифт (Art Swift), впервые разработанная компанией в 1980-х годах технология в кластерных конфигурациях является очень мощным решением.

В 2009 году было предложено использовать Loongson 3 в кластерах с 16 ядрами в каждом для достижения максимальной производительности. Согласно вычислениям аналитика Microprocessor Report Тома Хафхилла (Tom Halfhill), в такой конфигурации для преодоления отметки в 1 Пфлопс потребуется 782 16-ядерных компонента. Loongson 3 отличается от уже доступного на рынке потребительских ПК Loongson 2F аппаратной трансляцией инструкций х86 и включает множество ядер (от 4 до 16), способных обрабатывать команды независимо. Но отсутствует в чипе многопоточность, позволяющая ядру параллельно выполнять несколько инструкций. Четырёхъядерный Loongson 3 в настоящий момент находится в стадии прототипа, 64-нм финальная версия была практически готова в декабре, то есть законченные спецификации CPU вскоре будут отправлены производителю – STMicroelectronics.

Четырёхъядерная версия с предполагаемой тактовой частотой 1-1,2 ГГц и двумя 64-битными узлами для выполнения операций с плавающей запятой в каждом ядре должна найти применение в широком спектре продуктов – от настольных компьютеров до телевизионных приставок (в чипе реализованы дополнительные инструкции специально для оптимизации воспроизведения мультимедиа), а восьмиядерная скорее всего станет "сердцем" суперкомпьютера. Она будет включать четыре обычных ядра и четыре сопроцессора GStera, предназначенных для интенсивных математических расчётов. Эти элементы исключительно важны, поскольку они лучше справляются с математическими операциями теста Linpack, использующего линейную алгебру для измерений производительности быстрейших мейнфреймов (на основе Linpack и составляется Топ-500). По утверждению одного из авторов Linpack, учёного в области компьютерных наук Джека Донгарры (Jack Dongarra) предлагаемая для Dawning 6000 архитектура с универсальными ядрами и сопроцессорами является стандартным дизайном для суперкомпьютеров.

Intel пока не беспокоится относительно перспектив спонсируемого государством конкурента в области высокопроизводительных вычислений. "Оценка конкурентоспособности несуществующего (пока) продукта всегда проблематична, и мы воздержимся от этого", – заявил представитель чипмейкера Чак Маллой (Chuck Mulloy). Донгарра также не спешит с какими либо выводами до результатов тестов, не в последнюю очередь из-за нестандартной для мощных систем архитектуры MIPS: "Я желаю им успехов, но вижу множество трудностей, которые нужно разрешить, чтобы вся система заработала". В частности это касается адаптации программного обеспечения. Но даже если очередная попытка китайцев использовать собственный процессор окажется неудачной, по мнению Хафхилла появление конкурентоспособного по сравнению с "западными" чипа – это лишь вопрос времени.