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自超級計算機誕生開始，人們就一直采用Linpack作為超級計算機性能的衡量標(biāo)準(zhǔn)。該基準(zhǔn)作為衡量高性能計算能力的黃金標(biāo)準(zhǔn)，自1993年起就成為全球超級計算機500強排名的衡量基礎(chǔ)。但如今，田納西大學(xué)諾克斯維爾分校一位杰出的教授Jack Dongarra認(rèn)為，這套標(biāo)準(zhǔn)將逐漸過時，需要建立一套全新的準(zhǔn)則取而代之。Jack Dongarra是Linpack標(biāo)準(zhǔn)的創(chuàng)始人，其同時也負(fù)責(zé)全球超級計算機500強的排名工作。

那么到底為何要對標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修改?Dongarra認(rèn)為Linpack已經(jīng)無法跟上超級計算機需求的步伐，其必須進(jìn)行更新以保持前進(jìn)的腳步。

Dongarra在一份聲明中表示：“計算機系統(tǒng)的Linkpack排名現(xiàn)在已經(jīng)不能完全真實地反映應(yīng)用程序的性能。”因此，Dongarra目前正和他的同事——來自位于新墨西哥州阿爾布開克市的桑迪亞國家實驗室的Michael Heroux，共同研究一種新的衡量基準(zhǔn)，其有望在下期全球超級計算機500強排行榜公布(即2013年11月)前出爐。

超級計算機的衡量基準(zhǔn)需要經(jīng)常更新，以保證能夠正確反映出計算機使用方式的變化。Linpack標(biāo)準(zhǔn)最成功的一點是，其能夠被使用長達(dá)30年之久，并且在這過程中其只做了一些細(xì)微的更新變動。據(jù)說Linpack的最新版本——高度并行計算基準(zhǔn)測試(HPL 2.0)，其在2008年就以發(fā)布，距今已有多年未作更新。

Dongarra解釋稱，Linpack衡量的是線性方程計算的速度和效率。隨著時間的推移，應(yīng)用程序?qū)Ω鼜?fù)雜計算的需求已變得原來越普遍。這些計算要求有高帶寬和低延時的環(huán)境，并且需要通過不規(guī)則模式訪問數(shù)據(jù)。而Linpack無法測量這些更加復(fù)雜的計算程序。

“由于越來越多的應(yīng)用程序采用微分方程計算方式，這個問題變得愈發(fā)重要并亟待解決。如果這個問題得不到解決，那么每一輪全球超級計算機500強排行榜的Linpack性能數(shù)據(jù)與真實的數(shù)據(jù)之間的差距將越來越大。”Dongarra如此說道。

于是，他和他的同事們開始研究一項新式標(biāo)準(zhǔn)，即高度共軛梯度基準(zhǔn)測試(HPCG PDF Link)。這項新的測試方法旨在更好的關(guān)聯(lián)現(xiàn)代主流應(yīng)用程序中的計算和數(shù)據(jù)訪問模式，同時也能提高整體的計算機性能，因為現(xiàn)在人們設(shè)計一些超級計算機的目的是為了能夠在全球超級計算機500強榜單中名列前某，而非滿足現(xiàn)實生活的需求。

Dongarra表示：“我們現(xiàn)在似乎為了設(shè)計一個具有良好Linpack性能的系統(tǒng)，而在實際上對應(yīng)用程序的設(shè)計犯一些選擇性錯誤，或是對系統(tǒng)增加一些不必要的組件或復(fù)雜機制。”

在其發(fā)表的新標(biāo)準(zhǔn)聲明中，Dongarra和Heroux引用了位于橡樹嶺國家實驗室的泰坦超級計算機作為例子。泰坦系統(tǒng)具有18,688個節(jié)點，每個節(jié)點都有一個16核、32GB的AMD Opteron(皓龍)處理器和一個6GB的Nvidia K20(圖像處理單元)。“泰坦在2012年11月份的全球超級計算機排行榜中位列第一，當(dāng)時的排行依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)是高度并行計算基準(zhǔn)測試HPL。然而，在泰坦的HPL測試過程中，皓龍?zhí)幚砥鲀H對測試結(jié)果起一部分的作用，所有的浮點計算和數(shù)據(jù)依靠的都是圖像處理單元。相反，應(yīng)用程序最初在移植到泰坦計算機時，他們通常獨立運行在CPU上，并且會選擇性的關(guān)閉圖像處理單元的負(fù)載計算已達(dá)到加速計算機運行的目的。”

我們可以看到，采用這種衡量標(biāo)準(zhǔn)的測試結(jié)果錯誤反映了系統(tǒng)的真實性能。當(dāng)然這點并不足為奇，因為只要存在衡量標(biāo)準(zhǔn)，就存在有人為因素，就可以對這些測試結(jié)果夸大化。

Dongarra希望“這種新式評分系統(tǒng)能夠推動計算機系統(tǒng)的設(shè)計和實施的方向，以便提高應(yīng)用程序的真實性能。”同時他還補充說，新的衡量標(biāo)準(zhǔn)將能夠適應(yīng)新興的技術(shù)趨勢走向，不再因循守舊。

也就是說，“Linpack基準(zhǔn)測試對高性能計算機群來說，是一個十分合適的衡量標(biāo)準(zhǔn)。其體現(xiàn)出來的發(fā)展趨勢、對促進(jìn)計算機性能優(yōu)化的激勵作用以及對整個超級計算機行業(yè)的推動作用都是極為重要的。不過，Linpack現(xiàn)在已經(jīng)無法真實反映出應(yīng)用程序的性能，我們必須采用新一種標(biāo)準(zhǔn)來對其進(jìn)行衡量。”

盡管如此，Linpack的時代還并未過去。HPCG將只是作為全球超級計算機500強榜單排行的另一個可用標(biāo)準(zhǔn)，其將根據(jù)“真實的”性能反映對該榜單進(jìn)行重新排行。當(dāng)然，最終還是希望HPCG可以完全取代Linpack，正式成為超級計算機的性能測試標(biāo)準(zhǔn)。

下一期的全球超級計算機500強榜單將在SC2013超級計算機大會上公布，其將同時采用Linpack和HPCG衡量標(biāo)準(zhǔn)。該大會將于今年11月在美國科羅拉多州丹佛市舉行。