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  主题:国产芯片比美国差,为何中国超算能称霸全球? 2019/6/18 18:27:17  
   牛人
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1  
国产芯片比美国差,为何中国超算能称霸全球?
     大家都知道中国的超级计算机非常厉害,天河二号和神威太湖之光,都先后霸占世界超级计算机排名榜首多年,中国的超算水平是全世界领先的,但是中国个人电脑,通信芯片等领域,却和超算反过来被美国吊打,这是为什么呢?
    
    
     美国对中国禁售超算芯片,中国被迫自研自造
    
     “美国对中兴禁售芯片”事件影响力巨大,让大家看清了美国的手段,但其实在这个事件的3年前,美国就对中国禁售了更重要的一种芯片,这就是2015年对中国禁售超算CPU芯片。“天河二号”曾蝉联超级计算机500强排行榜世界第一多年,共用了3.2万颗英特尔“至强”CPU,和4.8万颗英特尔协处理器,光采购美国芯片就花费几十亿。但超级计算机对前沿科技研发太重要了,结果美国借口“中国超算用于模拟核爆炸”,在2015年对中国禁购超算CPU芯片,中国被迫采用自研自造芯片,并取得巨大成功。
    
    
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     为什么中国超算性能,能长期力压美国?
    
     国产CPU的制造工艺不如美国,但为什么芯片完全国产的超算“神威太湖之光”的性能能长期力压美国超算?而且“天河二号”使用的是美国CPU,为什么也能超越美国超算6年?实际上单个CPU强大并不能决定超算的性能,超算有数万个CPU同时工作,CPU之间的工作协同与数据通信非常重要。
    
    
     实际上堆核并不一定能让芯片性能提高,就像联发科的10核和20核手机芯片不能叫做高端芯片,性能比高通华为的4核8核芯片更差。超算芯片也是一样,CPU只是超算芯片的一种最重要的基础芯片,还需要和另外两种非常重要的芯片合作,这就是超算数据网络交换芯片和超算加速及消息处理芯片,而中国在超算数据通信网络交换芯片的研发实力上,比美国强大一大截。单兵能力强只是一个方面,这相当于一只狼指挥一群羊,打败了一只羊指挥的一群狼。
    
    
     超算和个人电脑是两条基本不相交的道路。超算是用很多台机器并行运算,简单来说就是把大量的CPU、GPU组在一起使用,超级计算机其实是一个由众多计算机组成的一个网络群,不仅是芯片需要专门定制,操作软件也需要专门的。个人电脑芯片,是不断改进芯片的制造工艺设计水平,尽量的把单个芯片性能的做的强大。
    
    
     中国的超算,在刚开始发展时也是使用外国的技术,例如天河二号就是使用英特尔的技术,不过在2015年美国禁止英特尔等公司向中国出售至强芯片用于中国天河二号计算机的升级,此后中国一些军用科研单位就再也无法获得英特尔的技术支持了。之后中国自己研发制作出了神威太湖之光超级计算机并且排在世界第一。那么神威太湖之光的技术哪里来的呢?
    
    
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     神威是在美国禁止出售高性能处理核心背景下研制的,中国在超算刚开始研究时,例如之前的天河一号,就已经考虑到了美国政府卡脖子的问题。中国早在上个世纪就开始布局寻找,如何在计算机芯片领域打破美国的垄断。在1999年中国买来康柏Alpha处理器授权,那么这个康柏是何方神圣呢,康柏曾经是世界领先的电脑销售商,康柏在1998年收购了Alpha处理器研发公司DEC,Alpha是一个技术上很成功的芯片,但是在商用失败了,Alpha单论性能功耗先进程度来说要比英特尔的X86架构还要好。
    
     后来Alpha失败之后被收购,很多DEC的技术人员都去了英特尔、AMD、英伟达等公司,后来这些公司后来的产品都用到了Alpha的技术,例如英特尔后来引以为傲的超线程技术。中国买来Alpha技术,就一直对其研究发展,在中国发展超算的时候就一直两条路走路,一边用国外AMD 英特尔的技术发展超算,一边用Alpha技术发展超算,不过由于X86生态好,研发更加的便捷。在11年建立的国家超级计算机济南中心,就建有使用Alpha芯片的超级计算机蓝光。蓝光使用的芯片叫做申威1600,在美国禁止之后,中国直接把超算备用选项Alpha上马,并在几年之内研究出太湖之光。
    
    
     神威太湖之光中国虽然费劲波折还是研究出来了,由于超算使用的自己自主的操作系统,不用管什么X86、WINDOWS兼不兼容。但是在商用领域就完全不一样了,商用领域有各种专利,还有大量用户桌面都被X86垄断了,手机芯片都被AMR控制了,就像英特尔想进入手机芯片,却被ARM及其盟友高通等建立的围墙挡在外面,有人说英特尔X86是复杂指令集 ARM是精简指令集,X86功耗高不适合手机芯片等等,这其实就是屁话,当初苹果专门找英特尔希望英特尔为苹果手机研发一款手机芯片,英特尔拒绝了,之后在想进入这个已经由安卓ARM控制的领域就千难万难。
    
    
     现在中国也是这个情况,中国也有很多优秀的芯片设计商,我们也有自己光刻机虽然工艺落后一些,刻蚀机也是世界先进水平,龙芯水平也不差,就是没有X86授权就无法在WINDOWS上运行,屈服于X86就没有自主权。 我可以这么说没有人能在个人电脑领域打败X86一样,也没有人能在手机芯片打败ARM和其盟友,中国民用芯片想要崛起只能暗自积蓄实力等待和创造机会,就像ARM崛起一样,在一个新兴的领域壮大,就像斯柯达在胶卷无人能敌,但是最后还是在数码相机的时代倒下了一样。
    
     中国现在在新兴的NPU人工智能芯片领域就很不错,特别是在手机人工智能芯片可以说是领先者,华为麒麟处理器用的是ARM CPU GPU的IP,但是NPU用的是中国自己寒武纪公司的IP。
    
    
     美国借鉴中国超算芯片设计,但一下代E级超算研发进度落后中国
    
     虽然由美国IBM建造的橡树岭实验室超算SUMMIT,今年超过“神威太湖之光”,重返第一,但500强中,中国拥有206台,美国只有124台,中国超算数量已经远远超过美国。(在德国法兰克福举行的国际超级计算大会6月17日发布了全球超算500强最新榜单:中国境内有219台超算上榜,美国以116台位列第二,日本、法国、英国和德国依次位居其后)
    
    
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     而且美国橡树岭的超算,正是经过多年努力,比较成功的模仿借鉴了中国超算CPU芯片众核设计和超算数据通信芯片的设计,再加上美国CPU和GPU工艺的优势。但正由于超算设计和架构策略类似,太湖之光最高速度是125P,美国Summit最高速度是187P,中美超算没有倍级上的性能差别,更没有量级上的性能差别。
    
    
     实际上中国两年前就已停止这一代超算的研发,美国Summit至少能霸榜两年。不过也不用着急,因为中国下一代的E级超算研发进展非常顺利,“天河三号”和“神威E级超算”的原型机已经成功运作使用,到2020年就能正式投入使用,性能速度是上一代超算的10倍至100倍。而美国下一代的E级超算研发还在初级阶段,原型机还没出来,至少落后中国一两年。但未来一二十年,美国超算依然是中国的最大对手,甚至可能每隔一两年冠军宝座就会在中美之间不断更换主人,毕竟超算是最强大的前沿科技研发的工具。
    
    
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     登上历史舞台的中国最重要的四个系列超算:
    
     1983年,我国第一台每秒运算1亿次以上的计算机“银河”研制成功,从此开启超算世界的征程。随后,银河二号、三号、四号接踵而至,算力也从每秒1亿次提升到1万亿次。
    
     1992年“曙光一号”超级计算机研制成功,
    
     1999年“神威”问世,
    
     2002年联想成功研发“深腾”
    
    
     这是一场任正非渴盼已久的战争,美国不是对手!
    
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2019/6/18 18:27:17
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