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2012年10月29日-31日，由中國計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)主辦的 “2012年全國高性能計(jì)算學(xué)術(shù)年會(huì)”（HPC China 2012）在湖南省張家界陽光酒店召開。本屆盛會(huì)圍繞著高性能計(jì)算技術(shù)的研究進(jìn)展與發(fā)展趨勢(shì)、高性能計(jì)算的重大應(yīng)用等主題展開，促進(jìn)信息化與工業(yè)化的深度 融合，為相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)者提供交流合作、發(fā)布最前沿科研成果的平臺(tái)，推動(dòng)中國高性能計(jì)算的發(fā)展。

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在第三天的高性能計(jì)算大會(huì)下午的分論壇上，來自北京航空航天大學(xué)的劉宇航介紹了關(guān)于“多核計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)構(gòu)思的權(quán)衡取舍分析”主要是分析在當(dāng)前計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)上眾多部件之間如何權(quán)衡性能和功能，是同構(gòu)還是異構(gòu)等一些列的問題。

【圖】 北京航空航天大學(xué)的劉宇航

現(xiàn)在計(jì)算機(jī)進(jìn)入多核的時(shí)代，我們?nèi)绾螜?quán)衡取舍，由于性能建立在功能基礎(chǔ)之上，所以如果增加了過多的功能，那他的性能就不能夠得到很好的發(fā)揮，例如延遲和帶寬的問題，是盡量縮短延遲好還是在保持一定延遲擴(kuò)大帶寬呢？這就是一個(gè)權(quán)衡的問題，一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，是同構(gòu)還是異構(gòu)，同樣是采用同構(gòu)好還是采用異構(gòu)好？

在計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)之初我們要考慮許多問題，只有考慮好你的需求才能夠權(quán)衡好計(jì)算機(jī)的性能與功能，因地制宜。下面列出了計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)上需要考慮那幾個(gè)維度。

【圖】計(jì)算機(jī)考慮的維度列表

以深騰7000為例，在其主體上采用大規(guī)模的異體系結(jié)構(gòu)的超級(jí)計(jì)算機(jī)。

【圖】深騰7000體系結(jié)構(gòu)

如圖所示大規(guī)模異構(gòu)并行體系結(jié)構(gòu)中，系統(tǒng)主要包括主機(jī)單元、計(jì)算單元、加速單元三個(gè)異構(gòu)的處理單元。三個(gè)單元各自基于不同的處理器技術(shù)，分別是于承載不同類型的系統(tǒng)任務(wù)應(yīng)用負(fù)載。三中處理單元既具有一定的獨(dú)立性，可獨(dú)自運(yùn)行并行計(jì)算應(yīng)用，又能相互協(xié)同工作，協(xié)作完成并行計(jì)算任務(wù)。在上述異構(gòu)并行體系結(jié)構(gòu)下，可綜合考慮超級(jí)計(jì)算中心系統(tǒng)建設(shè)中面臨的應(yīng)用適應(yīng)性、性能、功耗、體積、成本等多目標(biāo)需求，按需設(shè)計(jì)和靈活配置三個(gè)處理單元的能力，使得整機(jī)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的超級(jí)計(jì)算能力。經(jīng)濟(jì)的總體擁有成本，滿足多樣化的應(yīng)用需求，并達(dá)到系統(tǒng)高效能的要求。

【圖】三種處理器的權(quán)衡結(jié)構(gòu)

計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)同時(shí)具有藝術(shù)性和工程性，片上多核處理器為新型計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供了機(jī)遇。劉宇航表示為了讓構(gòu)思有線索可循，他建立一個(gè)了基于多核處理器的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)構(gòu)思的對(duì)立統(tǒng)一模型。這個(gè)模型是體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思想和方法的模型，不是一種關(guān)于某種具體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)結(jié)果。