高性能计算机系统能效测试方法 编制说明

国家标准《高性能计算机系统能效测试方法》

（征求意见稿）编制说明

一、工作简况

1. 任务来源

根据国家标准化管理委员会2019度“制、修订国家标准项目计划”的安排,国家标准《高性能计算机系统能效测试方法》(计划编号：20190820-T-469)的制定工作由曙光信息产业（北京）有限公司主要负责。

2.编制过程

任务下达后，主办单位及时安排了该标准的制定工作,成立了标准编制组。标准编制组由国内数据中心行业设计、建设、运维、设备提供商等多家单位的专家组成。编制组首先收集了国内外有关标准资料，然后在充分结合我国国情的基础上起草了国家标准草案。在起草过程中，标准编制组经过讨论，确定了标准的范围和主要内容，组织有关专家在编制标准草案的同时开展大量充分的实地调研、验证工作，结合调研、验证工作的结果比对、修改标准草案，有效的保证了标准的可操作性和客观性。

本标准草案编写完成后，2019年4月标准计划号下达后，该标准后续编制工作按照全国信标委信息技术与可持续发展分技术委员会的要求由该分委会下的数据中心资源利用工作组（SAC TC28/SC39/WG1）完成。工作组的相关专家在前期工作基础上一方面研究征求意见工作收集的意见，一方面持续开展验证工作，对草案进行了仔细斟酌和修改形成征求意见稿。

二、标准编制原则和确定标准主要内容的论据

本标准按照GB/T 1.1—2009给出的规则起草。

本标准的依据是根据GB/T 2887-2011《计算机场地通用规范》明确了高性能计算机系统(超算数据中心)能效的计算公式，提出了

高性能计算机系统能效测试的方法；参考相关国际、国内相关技术资料确定超算数据中心电能消耗的测试点；根据国际超算数据中心计算能力测试通行惯例，明确我国超算数据中心能效测试时，计算能力的测量方法及测量工具要求。

本标准的目的是：指导高性能计算机系统的能效测试，分析高性能计算机系统的能效状况。供高性能计算机系统的研发、测试、生产参考使用，本标准提出的高性能计算机系统能效值可作为评价高性能计算机系统能效水平的参数。

三、主要试验情况分析

标准编制组在标准起草过程中依据标准规定的技术要求征集了数据中心企业及相关研究机构的意见，并充分考虑科技发展及应用，对超算数据中心的应用进行了合理规范。

四、标准的作用

高性能计算机系统，被称为“国之重器”，属于战略高技术领域，是国家科技发展水平和综合国力的重要标志，也是世界各国竞相角逐的科技制高点。目前，能耗过高问题已经成为继应用生态不足和处理器大多依赖进口之外，限制我国的高性能服务器系统发展的主要瓶颈。同时，目前行业内也亟需规范、统一的能效测试方法，以满足厂商和用户对高性能计算系统的设计、生产和选择的需要。

高性能计算机系统广泛应用于生物、信息、电子商务、金融、保险等产业，它同时也是传统产业（包括制造业）实现技术改造、提高生产率和竞争力的重要工具。高性能计算已从技术计算（即科学计算和工程计算）扩展到商业应用和网络信息服务领域。同时高性能计算机系统已经广泛用于我们的实际生活，如金融、电信、税务、能源、制造等行业中的很多企事业都已经开始应用高性能计算，而作为普通百姓的衣食住行，我们在刷卡购物、打电话、听天气预报、出门坐车时也已经在享受高性能计算所带来的准确与方便。

高性能计算机系统的应用目的是追求计算力（或计算速度），能耗问题严重制约了高性能计算机系统的进一步提升。如果继续采用2008年主流的机群技术，实现千万亿次系统需要64000 个节点，占地近14000 m2（约两个足球场），功耗约38MW（一个中等县城的用电量）。针对降低高性能计算系统能耗这一关键问题，工业界已有大量努力，涉及计算机系统从应用至芯片各个层次的优化，例如高效能众核处理器、减少数据移动的算法优化、能耗感知的系统调度、低能耗的系统、与机房冷却技术等。

因此，高性能计算机系统的能耗分析以及能效测试已经成为行业的焦点之一，以消耗单位能量所产出计算能力为指标的HPCEE成为行业共识，HPCEE其单位为Flops/W，既消耗单位电能所完成浮点运算次数。同时，规范能耗及能效测试成为业界对功耗问题的关注焦点，统一的测试方法给厂商及用户提供了对比的基础，亦可促进节能技术的创新和广泛应用。

目前行业内，甚至国内外公认的、具由操作性的能效测试标准上属空白。

一方面是产业技术的不断改进、完善、普及，另一方面是具体针对高性能计算系统的能耗相关标准的缺失，这两者之间的矛盾越来越突出。为了促进我国高性能计算（HPC）行业的规范健康发展，我国需要尽快制定一套业内认可的、可操作性强的高性能计算机系统测试方案。相关标准的制定也将进一步推动高性能计算领域低碳节能发展的趋势，并且在相当程度上帮助中国更加快速全面的抢占高性能计算及其相关技术的国际高新技术战略高地。

本标准对全国范围内各行业、各部门在各种用途的超算数据中心的设计、建设、运维、能效评估和测量提供参考，有助于加快国内超算数据中心提高电能能效的进程。

五、主要试验情况分析

标准编制组在标准起草过程中依据标准规定的技术要求征集了

数据中心企业及相关研究机构的意见，并充分考虑科技发展及应用，对模块化数据中心的应用进行了合理规范。

六、知识产权情况说明

目前本标准文本不涉及知识产权问题。

七、产业化情况、推广应用论证和预期达到的经济效果

1、产业化情况

本标准在起草过程中充分数据中心的发展及应用，对于模块化数据中心进行了合理规范。本标准适用于模块化数据中心的设计、测试和验收。标准内容适应当前我国模块化数据中心中应用的要求，并具有一定先进性。

八、采用国际标准和国外先进标准情况

本标准为自主制定，未采用国际标准。

九、与现行相关法律、法规、规章及相关标准的协调性

该标准与我国的现行法律、法规和标准是协调一致。

十、重大分歧意见的处理经过和依据

无。

十一、标准性质的建议

本标准建议作为推荐性国家标准发布。

十二、贯彻标准的要求和措施建议

本标准建议作为推荐性国家标准发布，可采用培训、交流等方式进行宣贯。

十三、替代或废止现行相关标准的建议

此标准属于新制定的国家标准，无废止现行有关标准。

十四、其它应予说明的事项

无。

标准工作组

二〇一九年十二月十日