北京時間9月6日消息，據(jù)國外媒體報道，“能耗”二字長期以來一直被視為阻礙提升超級計算機發(fā)展的一大因素。但日前，位于美國科羅拉多州的美國能源部下屬國家可再生能源實驗室(The U.S. Department of Energy’s National Renewable Energy Laboratory，以下簡稱“NREL”)正計劃利用新技術(shù)試圖解決這一超級計算機領(lǐng)域的瓶頸。
以下是文章主要內(nèi)容：
據(jù)悉，NREL目前已選定惠普和英特爾為該項目的主要供應(yīng)商，并主要負責(zé)提供可用于再生能源領(lǐng)域的計算機相關(guān)技術(shù)。惠普、英特爾將同Petaflop級(千萬億次)性能的高級計算機共同專注于該領(lǐng)域的研發(fā)工作。
NREL對外透露，為了達到大幅降低計算機能耗的目的，傳統(tǒng)的機械“氣冷”方法已經(jīng)無法繼續(xù)使用，因為這一方法本身就產(chǎn)生了相當(dāng)巨大的能耗。傳統(tǒng)的機械“氣冷”方法主要依靠向處理器上方的卡槽位置打冷氣的方式對計算機零部件進行冷卻。
據(jù) NREL計算機科學(xué)部總監(jiān)史蒂芬-哈蒙德(Stephen Hammond)透露，目前該機構(gòu)主要的考慮方法是“水冷”，即利用水流對計算機零部件進行散熱處理。事實上，這一概念并不新鮮，因為人們早就知道水比空氣更容易幫助計算機散熱。而且，在早期的超級計算機時代，“水冷”也是被普遍采用的一種散熱方式。
超級計算機之父西摩-克雷(SeymourCray)在上世紀(jì)80年代所發(fā)明的Cray 2系統(tǒng)就采用了內(nèi)置的“淋浴式水冷系統(tǒng)”，而克雷經(jīng)常就此自嘲稱自己是一個拿著高薪的“水管工”。
據(jù)哈蒙德透露，NREL目前的想法是，將75華氏度的水注入計算機重要零部件的中間隔層進行冷卻，在冷卻完畢后，水溫約上升至95華氏度，然后這些水將被用于周邊實驗室和位于科羅拉多戈登市正在建設(shè)中教育機構(gòu)的主要熱能來源。
毫無疑問，NREL的這一方法可以在無需使用空調(diào)的情況下降低諸如數(shù)據(jù)中心等研發(fā)重地的室內(nèi)溫度，同時也不會產(chǎn)生利用“氣冷”方式對人體所產(chǎn)生的不適感。此外，由于“水冷”方法無需使用過多的排風(fēng)扇，因此超級計算器所產(chǎn)生的噪音也得到了大幅降低。
在另一方面，NREL計劃為超級計算機在傳統(tǒng)的奔騰微處理器(Xeon)之外，為其加裝低能耗的英特爾最新Xeon Phi 處理器(之前代號為 Knights Corner)。英特爾的這款產(chǎn)品主要面向超級計算機發(fā)布，它采用了英特爾的 22nm 工藝、3D 電晶體技術(shù)，擁有超過 50 個核心。另外在性能提升 1 teraflop 的情況下把產(chǎn)品尺寸控制得非常出色，同時，這也是英特爾面對英偉達這樣的 GPU 廠商進軍超級計算機領(lǐng)域所做出的回應(yīng)。
應(yīng)該說，類似英特爾Xeon Phi 處理器這樣的芯片已是超級計算機領(lǐng)域的大勢所趨，但目前大多數(shù)公司仍然在朝著完全不同的方向前進。
在被問及有關(guān)Xeon Phi 處理器和其他處理器區(qū)別這一問題時，哈蒙德表示自己不愿意就此發(fā)表評論，但他仍然透露稱“能源節(jié)約型是超級計算機需要考慮的一個重要問題，而英特爾的芯片相對更容易調(diào)校”。
在能耗領(lǐng)域衡量數(shù)據(jù)的一個重要標(biāo)準(zhǔn)便是電能使用效率(Power Usage Effectiveness，簡稱“PUE”)，該數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)中心消耗的所有能源與IT負載使用的能源之比。數(shù)據(jù)中心理想的PUE值是1.0，而根據(jù) 2009年相關(guān)機構(gòu)公布的數(shù)據(jù)顯示，全球數(shù)據(jù)中心目前的平均PUE值為1.91，遠遠超出業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)。NREL表示，自己利用全新技術(shù)所建造的數(shù)據(jù)中心有望將這一數(shù)值控制在1.06以內(nèi)，使其有望成為全球能耗最低的數(shù)據(jù)中心。
值得一提的是，除了“水冷”和“氣冷”外，其他超級計算機冷卻方式也屬于NREL的研究范疇之內(nèi)。據(jù)英特爾能源架構(gòu)高級工程師麥克-帕特森(Mike Patterson)透露，英特爾日前剛剛完成一項為期一年的實驗，該實驗利用來自“Green Revolution Cooling”礦油冷卻技術(shù)進行降溫，實驗后的PUE值僅為1.02-1.03之間。