多核与众核处理机芯片技术发展页PPT文档
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scale)
50 TFLOPS
2020
[Jardin 03] S.C. Jardin, “Plasma Science Contribution to the SCaLeS Report,” Princeton Plasma Physics Laboratory, PPPL-3879 UC-70, available on Internet.
高性能多核和众核处理机 芯片技术发展
李三立教授
清华大学
1
引言
处理机永远是计算机技术和产业的重要驱动力。 要进一步发展千亿次（Petaflops）高性能计算机，
是离不开多核与众核芯片的发展的;计算机体系结构的 新技术大多体现在高性能多核与众核芯片上。希望我 们关注高性能计算技术的发展； 现在计算机体系结构是“系统”都做到“芯片上”去 了（SOC）。希望我们计算机学院的“计算机组织” 和“计算机体系结构”课程的老师和学生能够在教学 与学习中增加这方面内容，老师在申请自然科学基金 和其它科研经费方面也注意加重这方面的研究方向； 希望我们年轻教师和学生把兴趣放在这一领域，把我 国的处理机芯片技术搞上去。
[NASA 99] R. T. Biedron, P. Mehrotra, M. L. Nelson, F. S. Preston, J. J. Rehder, J. L. Rogers, D. H. Rudy, J. Sobieski, and O. O. Storaasli, “Compute as Fast as the Engineers Can Think!”
10 Exaflops
Applications 应用
No schedule provided by
source 海量 地球
全球气候模型 数据
Full Global Climate [Malone 03]
[HEC04]
更复杂生物
分子结构模拟
Simulation of more complex biomolecular
Sandia National Laboratories SAND report SAND2019-3333P. Sandia technical reports are available by going to sandia.gov and accessing the technical library.
[HEC04] Federal Plan for High-End Computing, May, 2019.
[Malone 03] Robert C. Malone, John B. Drake, Philip W. Jones, Douglas A. Rotman, “High-End Computing in Climate Modeling,” contribution to SCaLeS report.
6
（一）。 多核与众核处理机 结构芯片技术的需要
7
高性能计算应用需求
[Courtesy of Erik P. DeBenedictis]
System
Performance 等离子体
系统性 能
10001 Zettaflops
万万亿
次 100 Exaflops
Plasma Fusion Simulation [Jardin 03]
世界500强第一名，奥巴马专门提到它
4
世界500强第一名天河1号插件版
5
提纲
1。多核与众核处理机结构芯片技术的需要 2。多核和众核体系结构处理机芯片的发展 3。异构多核众核结构芯片
4。片上系统SOC互联网络的发展 5。微电子工艺的进一步发展 6。未来exaFlops高性能计算机芯片预测 7。结论
1 PFLOPS
as the engineer can think
生物
simulation of large biomolecular structures (ms scale)
250 TFLOPS
[NASA 99]
分子
100 1000 [SCaLeS 03] 结构
simulation of medium biomolecular structures (us
structures
Geodata Earth Station Range [NASA 02]
100万 1 Exaflops
万亿次
100 Petaflops
1万 10 Petaflops
万亿
次 1 Petaflops
100 Teraflops 2000
2019
Compute as fast
蛋白质结构 protein folding
2
wk.baidu.com
我国万万亿次超级计算机CPU有望全部国产化
2019-3-8日环球网报道国防科大校长张育林谈话
世界第一的“天河一号”超级计算机系统采用了“飞腾-1000”
高性能多核微处理器。“天河一号”：4700万亿次的峰值速度
和2566万亿次的持续速度 ；1000万亿次/秒为：
3
我国天河一号千万亿次超级计算机
NASA/TM-2019-209715, available on Internet.
[NASA 02] NASA Goddard Space Flight Center, “Advanced Weather Prediction Technologies: NASA’s Contribution to the Operational Agencies,” available on Internet.
[SCaLeS 03] Workshop on the Science Case for Large-scale Simulation, June 24-25, proceedings on Internet a pnl.gov/scales/.
[DeBenedictis 04], Erik P. DeBenedictis, “Matching Supercomputing to Progress in Science,” July 2019. Presentation at Lawrence Berkeley National Laboratory, also published as
50 TFLOPS
2020
[Jardin 03] S.C. Jardin, “Plasma Science Contribution to the SCaLeS Report,” Princeton Plasma Physics Laboratory, PPPL-3879 UC-70, available on Internet.
高性能多核和众核处理机 芯片技术发展
李三立教授
清华大学
1
引言
处理机永远是计算机技术和产业的重要驱动力。 要进一步发展千亿次（Petaflops）高性能计算机，
是离不开多核与众核芯片的发展的;计算机体系结构的 新技术大多体现在高性能多核与众核芯片上。希望我 们关注高性能计算技术的发展； 现在计算机体系结构是“系统”都做到“芯片上”去 了（SOC）。希望我们计算机学院的“计算机组织” 和“计算机体系结构”课程的老师和学生能够在教学 与学习中增加这方面内容，老师在申请自然科学基金 和其它科研经费方面也注意加重这方面的研究方向； 希望我们年轻教师和学生把兴趣放在这一领域，把我 国的处理机芯片技术搞上去。
[NASA 99] R. T. Biedron, P. Mehrotra, M. L. Nelson, F. S. Preston, J. J. Rehder, J. L. Rogers, D. H. Rudy, J. Sobieski, and O. O. Storaasli, “Compute as Fast as the Engineers Can Think!”
10 Exaflops
Applications 应用
No schedule provided by
source 海量 地球
全球气候模型 数据
Full Global Climate [Malone 03]
[HEC04]
更复杂生物
分子结构模拟
Simulation of more complex biomolecular
Sandia National Laboratories SAND report SAND2019-3333P. Sandia technical reports are available by going to sandia.gov and accessing the technical library.
[HEC04] Federal Plan for High-End Computing, May, 2019.
[Malone 03] Robert C. Malone, John B. Drake, Philip W. Jones, Douglas A. Rotman, “High-End Computing in Climate Modeling,” contribution to SCaLeS report.
6
（一）。 多核与众核处理机 结构芯片技术的需要
7
高性能计算应用需求
[Courtesy of Erik P. DeBenedictis]
System
Performance 等离子体
系统性 能
10001 Zettaflops
万万亿
次 100 Exaflops
Plasma Fusion Simulation [Jardin 03]
世界500强第一名，奥巴马专门提到它
4
世界500强第一名天河1号插件版
5
提纲
1。多核与众核处理机结构芯片技术的需要 2。多核和众核体系结构处理机芯片的发展 3。异构多核众核结构芯片
4。片上系统SOC互联网络的发展 5。微电子工艺的进一步发展 6。未来exaFlops高性能计算机芯片预测 7。结论
1 PFLOPS
as the engineer can think
生物
simulation of large biomolecular structures (ms scale)
250 TFLOPS
[NASA 99]
分子
100 1000 [SCaLeS 03] 结构
simulation of medium biomolecular structures (us
structures
Geodata Earth Station Range [NASA 02]
100万 1 Exaflops
万亿次
100 Petaflops
1万 10 Petaflops
万亿
次 1 Petaflops
100 Teraflops 2000
2019
Compute as fast
蛋白质结构 protein folding
2
wk.baidu.com
我国万万亿次超级计算机CPU有望全部国产化
2019-3-8日环球网报道国防科大校长张育林谈话
世界第一的“天河一号”超级计算机系统采用了“飞腾-1000”
高性能多核微处理器。“天河一号”：4700万亿次的峰值速度
和2566万亿次的持续速度 ；1000万亿次/秒为：
3
我国天河一号千万亿次超级计算机
NASA/TM-2019-209715, available on Internet.
[NASA 02] NASA Goddard Space Flight Center, “Advanced Weather Prediction Technologies: NASA’s Contribution to the Operational Agencies,” available on Internet.
[SCaLeS 03] Workshop on the Science Case for Large-scale Simulation, June 24-25, proceedings on Internet a pnl.gov/scales/.
[DeBenedictis 04], Erik P. DeBenedictis, “Matching Supercomputing to Progress in Science,” July 2019. Presentation at Lawrence Berkeley National Laboratory, also published as