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服務(wù)器在線12月15日?qǐng)?bào)道 一個(gè)月前，IBM和美國伊利諾伊州立大學(xué)合作的數(shù)據(jù)中心破土動(dòng)工，這座數(shù)據(jù)中心將來會(huì)用于放置裝配了Power7處理器的IBM藍(lán)海（"Blue Waters"）大規(guī)模并行超級(jí)計(jì)算機(jī)。這座數(shù)據(jù)中心的設(shè)計(jì)非常巧妙，對(duì)IBM來說也是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。

在前不久美國德克薩斯州奧斯丁市舉行的2008年超級(jí)計(jì)算機(jī)大會(huì)上，有人稱能源公司將放棄在任何政府機(jī)構(gòu)或者簽署了長(zhǎng)期能源合同的企業(yè)中使用超級(jí)計(jì)算機(jī)已經(jīng)為時(shí)不遠(yuǎn)，這當(dāng)然是個(gè)笑話。但是這個(gè)尖銳的話題也讓大家把關(guān)注的重點(diǎn)放在了這樣的事實(shí)上：那就是能耗和制冷已經(jīng)成為制約超級(jí)計(jì)算機(jī)可升級(jí)性的主要障礙。從1976年第一臺(tái)Cray-1矢量超級(jí)計(jì)算機(jī)的橫空出世至今，這個(gè)問題就一直存在。

太平洋西北國家實(shí)驗(yàn)室的研究學(xué)者史蒂芬.埃爾伯特解釋說，大量的數(shù)據(jù)中心消耗的能量為60到70兆瓦，也有部分?jǐn)?shù)據(jù)中心的能耗已經(jīng)突破100兆瓦大關(guān)。"除此之外，你還必須考慮自己的能源公司或者解決這個(gè)問題，比如谷歌就是在其位于俄勒岡州的數(shù)據(jù)中心與
美國邦那維爾電力局合作的"。

根據(jù)IBM公司Unix硬件首席架構(gòu)師兼藍(lán)海項(xiàng)目負(fù)責(zé)人之一的Ed Seminaro介紹，數(shù)據(jù)中心面臨的最大問題就是數(shù)據(jù)中心本身的低效運(yùn)行。IBM公司在放置藍(lán)海超級(jí)計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)中心中采用的技巧可能將會(huì)引起其他計(jì)算機(jī)設(shè)備和服務(wù)器制造商的注意。原因很簡(jiǎn)單：沒有比數(shù)據(jù)中心更關(guān)注計(jì)算性能的了。

通過Seminaro的計(jì)算，以一座具有代表性的高性能計(jì)算數(shù)據(jù)中心為例，數(shù)據(jù)中心中運(yùn)行一臺(tái)耗能300瓦的設(shè)備所需的輸入功率為800瓦。Seminaro表示"這種能效真是太糟糕了"。以此推算800瓦的輸入功率只能滿足一臺(tái)耗能300瓦的服務(wù)器。數(shù)據(jù)中心的能量轉(zhuǎn)換硬件（包括不間斷電源和交流電分配單元）耗能為160瓦；冷卻塔，冷凝器，蒸發(fā)器和空氣推動(dòng)器需要140瓦。而風(fēng)扇和吹風(fēng)機(jī)等設(shè)備內(nèi)置的制冷設(shè)備又要消耗50瓦。

服務(wù)器自帶的電源又需占據(jù)800瓦輸入功率中的150瓦。理想化估算運(yùn)行一臺(tái)服務(wù)器真實(shí)耗費(fèi)的服務(wù)器能量為2.67個(gè)單位。而對(duì)于一臺(tái)計(jì)算能力高達(dá)每秒上千萬億次的超級(jí)計(jì)算機(jī)而言，這種能效的低下勢(shì)必代價(jià)十分昂貴。

這就是為什么美國伊利諾伊州立大學(xué)和藍(lán)海超級(jí)計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)在未來幾年中試圖實(shí)現(xiàn)以Power處理器為基礎(chǔ)的高性能計(jì)算服務(wù)器性能的標(biāo)準(zhǔn)化，就像美國勞倫斯.利莫佛國家實(shí)驗(yàn)室耗費(fèi)十年心力使用IBM ASCI Purple和藍(lán)色基因/L超級(jí)計(jì)算機(jī)要做到的那樣。

IBM公司對(duì)藍(lán)海超級(jí)計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)一直語焉不詳，看起來他們是想創(chuàng)建一臺(tái)擁有大約20萬顆Power7處理器核心的數(shù)千萬億次計(jì)算級(jí)別的超級(jí)計(jì)算機(jī)�；仡櫧衲�7月IBM所做的藍(lán)海公告，IBM談及最多的是Power7處理器將采用45納米制程工藝，將會(huì)放置多個(gè)核心。但是IBM公司Power Systems部門的總經(jīng)理羅斯.莫瑞又跟筆者私下確認(rèn)說Power7將是8核處理器。

不過他沒有說明會(huì)采用那種類型的核心。可能是Power和其他矢量核心的混合體，就像目前在游戲機(jī)控制臺(tái)和超級(jí)計(jì)算機(jī)上使用的Cell Power處理器一樣。這種芯片使用的是一個(gè)64位Power核心和8個(gè)矢量型協(xié)處理器。

根據(jù)伊利諾伊州立大學(xué)國家超級(jí)電腦應(yīng)用中心早期的聲明，藍(lán)海超級(jí)計(jì)算機(jī)的主存可能會(huì)超過800TB（每個(gè)對(duì)稱多處理節(jié)點(diǎn)至少有32GB的主存）。初步的目標(biāo)是外部帶寬實(shí)現(xiàn)每秒100GB，最終能擴(kuò)展到4倍，即每秒400GB。

走進(jìn)藍(lán)海
根據(jù)Seminaro的介紹，藍(lán)海數(shù)據(jù)中心將占地大約10,000平方英尺，總共容納162架服務(wù)器，分三列排序，每列分為5行，每行放置9架。藍(lán)海超級(jí)計(jì)算機(jī)使用的Power服務(wù)器將使用目前最新的Power 575，這款服務(wù)器的2U機(jī)箱內(nèi)配置了16個(gè)雙核Power6處理器。這款機(jī)型最引人矚目之處在于處理器和主存電路的右側(cè)放置了水箱，可以連接到數(shù)據(jù)中心的水冷系統(tǒng)上進(jìn)行散熱。這樣服務(wù)器就不再需要風(fēng)扇來制冷了。（順便提一下，這種2U型服務(wù)器是24英寸寬，而不是標(biāo)準(zhǔn)的19英寸）。

IBM目前還沒有公布這種未來版Power7服務(wù)器的詳細(xì)規(guī)格，不過看起來IBM公司將在2U機(jī)箱內(nèi)放置64個(gè)核心，具體做法是他們可以將兩個(gè)Power7芯片放置在一個(gè)陶瓷封裝中來共享一個(gè)插槽，一個(gè)主板上可以有4個(gè)插槽。這樣目前市場(chǎng)上的Power575服務(wù)器中插槽的數(shù)量和核心就能擴(kuò)大4倍。這種2U機(jī)箱有望達(dá)到每秒兩萬億次的浮點(diǎn)計(jì)算能力，最高可支持128GB主存。

這種每個(gè)2U服務(wù)器達(dá)到每秒兩萬億次的浮點(diǎn)計(jì)算能力的Power7核心比起目前推出的僅有16核心的Power575服務(wù)器所達(dá)到的602千兆計(jì)算能力要強(qiáng)大的多(如果你做一下計(jì)算，你會(huì)發(fā)現(xiàn)Power7處理器的期望能力是以4GHZ的芯片為基礎(chǔ)的）。總之，如果IBM公司在一個(gè)機(jī)架內(nèi)容納21臺(tái)服務(wù)器，那么4GHZ核心和藍(lán)海超級(jí)計(jì)算機(jī)中運(yùn)行的每個(gè)服務(wù)器的64個(gè)核心能力可以達(dá)到6.8千萬億次。

回溯今年7月，熟悉藍(lán)海計(jì)劃的人士提醒我說Power7芯片的時(shí)鐘頻率大概會(huì)在3GHz到4GHz之間，而不是El Reg網(wǎng)站上最初公布的4GHz，他們還表示這批最初的Power7芯片交付給藍(lán)海超級(jí)計(jì)算機(jī)的確切時(shí)間大致在2009年秋到2010年夏之間，而不是相傳的2011年。因此假設(shè)最終是采用較低的時(shí)鐘頻率3GHz，那么大概僅能實(shí)現(xiàn)5千萬億次的計(jì)算能力。

至于Power 575服務(wù)器采用的水冷集群技術(shù)，藍(lán)海超級(jí)計(jì)算機(jī)也將在構(gòu)建服務(wù)器集群是沿用這種水冷系統(tǒng)。服務(wù)器將不再采用外部開關(guān)，但每個(gè)服務(wù)器互聯(lián)架構(gòu)上都會(huì)集成InfiniBand開關(guān)來連接存儲(chǔ)系統(tǒng)。藍(lán)海數(shù)據(jù)中心也將不再使用室內(nèi)空調(diào)，而是使用水冷技術(shù)對(duì)高達(dá)60度的溫度進(jìn)行冷卻，這對(duì)于服務(wù)器機(jī)架的冷卻需求已經(jīng)足夠了，而且水冷方式還能節(jié)省用電開支。

IBM公司還將13,000伏的交流電電源降低到480伏，直接供給服務(wù)器。IBM公司還能將分布式直流電直接連接服務(wù)器，不過國家超級(jí)電腦應(yīng)用中心將會(huì)選擇200伏到480伏的交流電源或者400伏到600伏的直流電源中的一種。這意味著用戶能改變他們服務(wù)器中分布式供電的方式，而且不用對(duì)服務(wù)器做任何改動(dòng)。

藍(lán)海數(shù)據(jù)中心還將充分利用空氣節(jié)約裝置，比如在氣候適宜的地區(qū)，高性能計(jì)算團(tuán)隊(duì)可以利用外部空氣來對(duì)設(shè)備進(jìn)行冷卻，伊利諾伊州就是這樣的地區(qū)，它終年都是氣候宜人的。數(shù)據(jù)中心中設(shè)備的設(shè)計(jì)輸入功率大約為17.6兆瓦，能為大約15兆瓦的IT負(fù)荷提供支持。

Seminaro表示，據(jù)IBM公司估計(jì)數(shù)據(jù)中心將有98%的時(shí)間能實(shí)現(xiàn)這種能源分配功效，這也取決于一年中的氣候，制冷基礎(chǔ)架構(gòu)將能發(fā)揮80%到93%的功效。在空氣較冷的氣候條件下，空氣節(jié)約裝置就更能發(fā)揮作用。

IBM公司希望放置藍(lán)海超級(jí)計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)中心能實(shí)現(xiàn)大約85%的整體能效。這樣數(shù)據(jù)中心中一臺(tái)耗能300瓦的設(shè)備就只需大約350瓦的輸入功率。這將是個(gè)非常巨大的進(jìn)步。