HPC处理器将在百亿亿级系统中使用

巴塞罗那超级计算中心已经启动了欧洲开放计算机体系结构实验室（LOCA），该实验室为期五年，旨在开发基于开放体系结构的节能，高性能计算芯片。尽管最终的知识产权旨在可供任何人使用，但最初的目标受众是希望构建由开源硬件提供支持的HPC系统的欧洲用户。 LOCA将要探索的芯片将基于当今三种最受欢迎的开放指令集架构，即RISC-V，OpenPower和MIPS。根据LOCA主管约翰·戴维斯（John Davis）的说法，因为Arm不符合开放标准，因此被排除在考虑范围之外。

这里最大的潜在赢家是OpenPower和MIPS，它们正在努力保持与X86和Arm主导的世界的相关性。尽管备受瞩目的超级计算机，例如Oak Ridge国家实验室的“ Summit”和使用IBM Power9 CPU的Lawrence Livermore国家实验室的“ Sierra”，都采用了Power CPU，但是基于Power的HPC系统的整体市场份额仍为个位数。将其包含在LOCA工作中，不仅可以对抗X86和Arm，还可以对与其他两个开放式体系结构相竞争，从而有助于提升其在该领域的前景。IBM早在8月就公开了Power指令集。

与OpenPower不同，MIPS可能需要更长的时间，因为它在高性能计算方面的成绩有限（1990年代和2000年代初的Silicon Graphics工作站和服务器以及2000年代后期的SiCortex集群）。目前控制MIPS技术的Wave Computing似乎将定位主要面向边缘计算环境的开放体系结构。 戴维斯指出，LOCA仅与欧洲处理器计划（EPI）保持松散配合，该计划旨在为HPC和其他对欧洲工业和研究至关重要的应用领域开发家用处理器设计。EPI HPC设计将分别使用Arm和RISC-V作为其通用CPU和加速器的基础，同时还包括许多更专用的处理器件。HPC处理器正在为最终在2023年开始出现的首批欧洲百亿亿级（E级）系统中的最终使用做好准备。

LOCA和EPI之间最明显的重叠是RISC-V加速器，因为两者都将支持围绕此开放ISA的生态系统开发。戴维斯说，LOCA的工作还可以与MareNostrum实验百亿级平台（MEEP）保持一致，这是另一个欧盟项目，该项目旨在为未来的百亿亿级系统开发仿真和软件开发基础设施。

LOCA工作背后的主要推动力之一是摩尔定律的放慢，该定律鼓励跨计算部门和跨地区开发定制处理器。这样做的理由是，专业化程度的提高可以带来性能和能效的提升，而传统上由标准架构上的较小晶体管可以提供这种提升。与传统的HPC一样，人工智能和机器学习应用程序的计算需求的增长速度远远快于普通硅材料。

使用开放式体系结构的理由是，它们更适合于这些更具自定义性的设计，因为它们更易于扩展，因此更加专业。

该项目的五年时间表表明，任何由此设计的处理器都将最终进入第二批欧洲百亿亿次计算机系统，该系统将在下个十年中期左右投入使用。当然，正如我们已经提到的那样，由于所有这些IP都注定是开放的，因此任何国家或公司都可以选择这些相同的设计，并将其用于自己的用途，无论是HPC还是其他用途。

戴维斯说，这项技术最终可以扩展到物联网，移动和边缘平台，因为这些应用程序中有通用的IP元素适用于所有这些应用。

戴维斯解释说：“我们将利用该硬件对生物信息学，个人化医学，实时系统，自动驾驶汽车，气候模型，材料科学，人工智能和许多其他应用程序进行编码签名解决方案，这些解决方案位于BSC的研究范围内。” “我们希望通过使用这些应用程序来推动开发，从而使技术更容易，更快捷，并具有质量更高的经过验证的IP。”