为何国产超级计算机已经领先全世界了,而国产cpu却依然落后?

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纵观近几年,近十几年我国在发展,哪项技术不是靠巨资堆积的?

高铁,大飞机,载人航天,航母……这也得益于我们优越的社会制度,就是花钱办大事。要是在西方,花大钱是要争取各个州,纳税人同意的,效率低。比方说美国修个高铁,纳税人一想这东西短时间内没有利益回报就会反对。

那么超级计算机同样也是用钱堆的,只要有大钱,整出来只是时间问题。而关键是那些大国不舍得花钱,才显示出我们超级计算机的厉害!

而民用CPU就不是简单的堆钱的问题了,它的成本要低很多,回报要高很多,毕竟是量产嘛。我们也能造CPU,关键问题是现有技术成本太高,成本高售价就高,售价高就没有几个人买,没人买就形不成生态系统。所谓生态系统就是要全世界成千上万的开发者在这款CPU上做开发,一起发扬光大。这就像微软的手机操作系统一样,本身技术很好,但是生态差,没有程序员在上面做手机APP,APP少连微信都没有从而买的人少……自然就恶性循环了,成长不起来。

超级计算机室是不依赖生态系统的,反正自己玩自己的,不计成本,只针对高端用户,也不需要考虑用户体验,甚至可以用政策规定某些企事业单位必须使用。这是和普通民用CPU最大的区别。

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我们的cpu已经世界领先了,比如华为的海思。但是通用处理器,比如电脑上常用的X86系列cpu,因为专利原因,不是我们想做就能做的。所以我们做的很好的处理器,普通日常我们用不到,也就是买华为的手机才能接触到,甚至买了都不一定知道。

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你说的落后的是桌面CPU,影响桌面CPU的是软件生态(根本上是指令集生态),举个简单的例子,国产CPU再强,不能运行Windows你会买么?道理就是这么简单,因为软件生态好的指令集专利被美国捏的死死的,所以已经没有了其他市场,自然不会去做。

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超算是一个巨型的矿机,计算能力主要由GPU实现。天河二号用的是至强CPU和N卡。太湖用的自研申威CPU听说有260个核。

看太湖的数据,其实国产cpu技术没那么落后。但通用CPU确实是个空白,因为通用CPU基本都是X86架构的,你要研制,就必须得问别人买授权。华为自研的ARM芯片麒麟大家都知道,是买断了人家的公版,做出来的。不买授权自己做可以不可以,可以,但你自己创造个通讯协议做个指令集出来,别人也要给你做配套才行。否则主板不认内存不认硬盘不认,那还是空的。现在的配件都只认X86,你的U必须做这个架构,就必须看美帝的脸色。

而我们都要买版,买专利,看脸色,做出来的还是正宗国产CPU么?

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超级计算机并没有想象中那么神秘,它也只是一个计算工具。

当有人输入计算条件后,超级计算机就会输出计算的结果。和买菜用的计算器是一样一样的,仅仅只是规模上的区别而已。

我们常用的家用电脑一般只有一个CPU,每个CPU内一般只有2~8个物理核心,这样就能玩游戏、看视频、浏览网页,因为这些程序的背后只需要少量的浮点运算。假如要模拟飞机附近空气的流动,以及飞机本身的受力情况,就需要拥有成千上万颗CPU的超算来完成,需要把空气、机体分割成一个一个的小块块,分别计算每个小块的运动和受力,再整合起来得到整体的运动和受力情况。超算可以将一个大的任务切分成并行计算,这样就可以快速地完成繁重的计算任务。

如果把飞机模型中的一个1立方米的立方体分成1立方毫米的小方块,那么就会得到10亿个小方块。普通一个家用CPU需要连续做10亿次运算,算完整个过程可能需要花上一整天,而如果有10个CPU,就可以把10亿个小方块分成10分,每个CPU只需要计算1亿个方块,再把所有CPU计算的结果整合起来,两小时就能算完了。

如今超级计算机已经广泛的应用于气象气候、石油勘探、大气海洋环境、航空航天、宇宙模拟、密码研究、核爆模拟、武器研制、材料科学、工业设计、地震模拟、动漫渲染、深度学习、人工智能、生物医药、基因工程、数据挖掘、过程控制、金融分析、人类组织系统研究、公共服务等各个方面。所以超级计算机成为了强国必争之地,可以说未来想要打破科幻片里所谓的“质子锁”就需要用到超算。

“超级计算机”一词并没有明确的定义,随着计算机行业的发展而发生变化。早期的控制数据公司机器可达十倍速于竞争对手,但也仅是原始的标量处理器。到了1970年代,大部分的超级计算机已经是向量处理器了。1980年代初期,超级计算机朝着大规模并行计算系统发展,这时的超级计算机由成千上万的普通处理所组成。1980年代中叶,将8个到16个不等的向量处理器联合起来进行并行计算成为了通用的方法。1990年代到21世纪初期,超级计算机互联主要基于精简指令集的张量处理器(如:PowerPC、PA-RISC或DEC Alpha)来进行并行计算。

我国超级计算机的现状

在近期发布的全球超级计算机Top500榜中我国有214台超算上榜,在数量蝉联第一,而曾多次登榜首的神威太湖之光、天河2A分别位于第4名和第6名。日本继超算“京”的失败基础上推出后续“富岳”时隔9年再度登顶,而美国的超算“Summit”、“Sierra”被挤到了2、3名。

虽然我们已经取得了不小的成绩,但CPU仍然是我们的短板。比如过去天河二号用英特尔Xeon Phi(至强融核)的CPU连续4次在超算界Top500榜上荣登宝座。但自从2015年4月美国禁止英特尔向广州超算中心出售至强融核CPU后,明显有些跟不上脚步了。

虽然可以用2~3颗国产的申威芯片替代,但用一张Tesla V100就能解决问题只会增加复杂程度,芯片越多,调度就越困难。这就好比5个人的团队好管理,而500人的团队管理难度几何级数增加。

总结

我国的超算之路想要有长足的发展,依然需要补齐半导体产业链的短板。假如神威的CPU也能采用7nm的工艺制程和HBM2的内存,也不见得会比日本的“富岳”矮一截,谁胜谁负会是一个未知数。但恰恰这个前提是我们很欠缺的。


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这话问的,就好比问一个厨子,你茄子炒的这么好吃,为什种茄子的技术不怎样啊?

生产计算机的并不生产CPU,就像厨子只管炒菜,不管种菜是一个道理。

记得在一次工程机械展会上,一位媒体人问一家知名工程机械制造商~你们生产的起重机既然这么厉害,为什么还要用进口的柱塞泵?为什么不把这个关联器件攻克?~~当时厂家的回答是~我们是做整机的,不是每个零部件都得自己生产。工科液压泵的不应该是我们总装厂,而是应该由专业生产液压器件的厂家研发。

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国产CPU并不落后。CPU分很多种,比如手机的麒麟970是世界第一梯队的CPU。答主估计问的是桌面通用CPU,这个主要和市场有关,而不是中国不能研发生产这样的CPU。说白了,后来者很难把差不多的桌面电脑CPU卖出去。

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国产CPU并不落后。落后的是国产知识产权体系下,CPU的生态。

中国超算,尤其是天河系的出彩,来自于中国设计师团队世界范围内首次提出的异构计算,即CPU和GPU的联合工作。当然天河系列之前主要使用英特尔的芯片,后来在美国商务部限令出口后,国产申威芯片第一时间顶上,在神威·太湖之光超算上继续维护了中国超算在全世界范围内的领先地位。

大家现在看到的落后,来自于用户体验差。这种差并不来自于分散的硬件,而来自于整个体系的磨合不够成熟。

就好比我们现在拿劳斯莱斯的发动机,拿兰博基尼的气动外形,拿创驰蓝天变速箱,拿奔驰大G的底盘,拼出一辆车,这车是否就碾压全球了?

并不能。因为这些体系并不兼容。整出这么一台奇美拉轿车可能甚至还跑不过满大街叫嚣的新思域。

国产CPU当初就是一颗孤悬的健康心脏。但是这颗心脏放不到任何一个活人的身体里。想要用它,你只能自己造一个人。

好了我们造一个出来也没多难。结果这个人还没站起来,因为腿部肌肉不响应,咣当摔倒了。

大家都说:国产心脏好烂啊。

没关系继续调整,接着来。

调整好了之后人站起来了!大家一片激动,结果走了两步,动态稳定性不行,啪叽又摔倒了。

大家都说:国产心脏好烂啊。

没关系我们接着搞!

调整好了这一次!我们造的小人走起来了!跑起来了!太振奋了!这时候正在训练百米跑的英特尔平台主机从旁边风一样掠过,像看傻子一样看着我们的小人。

大家都说:国产心脏好烂啊。

没关系……我们还可以坚持下去。

在完成了所有的调整之后,我们的小人和英特尔平台的win系统、苹果平台的OSX系统,站在了一起,他们必须无视成长时间鸿沟一般的差距,至少给用户相同级别的感受。

这步,我们到今天还没做到。

但是这之前的,我们耗费了30多年的心血,已经完成了。

题主,国产CPU并不垃圾。时间会告诉你一切。

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