計世獨家：石油HPC 尋找魚和熊掌的平衡點

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【泛普軟件時代，泛普軟件辦公系統(tǒng)，泛普軟件OA，OA辦公系統(tǒng)】在全球資源逐漸貧瘠，打井成本又不斷攀升的背景下，石油HPC（高性能計算）正承載著越來越重要的使命。而在追求更高計算性能和降低單位能耗成本的雙重壓力下，如何找到最佳的平衡點也成為行業(yè)內(nèi)關(guān)注的重點話題。

一方面是對HPC絕對性能的不斷追求，另一方面是日益嚴格的功耗成本控制，再加上如何對已有系統(tǒng)資源合理利用，構(gòu)成了一道難解的命題。日前，在內(nèi)蒙古呼和浩特召開的中國石油行業(yè)與英特爾2008年度高性能計算研討會上，各方專家就有關(guān)話題展開了有益的探討。

隨著全球能源價格的不斷攀升和已探明石油儲量的不斷消耗，相對容易開發(fā)的油藏資源越來越稀少，在更廣泛面積內(nèi)找到可開采石油資源所耗費的代價也越來越高，這都導致了石油HPC計算模型和運算方式向更精細化的方向發(fā)展，比如隨著石油勘探的地震成像/建模算法的不斷進步，石油波動方程計算模型正在從二維向三維方向推進，計算面積也在不斷增大。這些更精細的計算模型必然導致計算強度和中間數(shù)據(jù)量的急劇上升。

從最新一期的國際HPC Top 500排行榜來看，上榜的地球物理應(yīng)用系統(tǒng)從上屆的43套增加到49套，依然處于上升趨勢。

來自英特爾美國總部的軟件與解決方案部的蘭斯·舒勒博士表示，對以石油HPC為代表的地球物理計算模型而言，增大物理復雜度（計算模型）、增加問題規(guī)模和縮短運算時間這三個方面是對HPC計算能力最主要的挑戰(zhàn)。在這三個維度上，任意給定兩個甚至一個后，追求另外維度性能的最大化則成為石油HPC計算解決方案優(yōu)化的核心。

傳統(tǒng)上，石油HPC主要涉及地震成像和油藏模擬兩部分。前者最關(guān)注HPC系統(tǒng)的浮點計算性能，后者更側(cè)重對大內(nèi)存的需求。而逐漸興起的計算可視化浪潮則對GPU（圖形處理器）等新型計算單元的應(yīng)用起到積極的推進作用。

面對這些復雜的因素，對于節(jié)點機來講，不斷提高處理器的浮點性能、I/O和存儲帶寬已經(jīng)成為其中最核心的關(guān)注焦點。

增加處理器的核心數(shù)量已經(jīng)逐漸成為提高浮點運算能力最主要的趨勢，而在一些特定場合，采用類似GPU的多浮點單元處理器也是很有競爭力的可選方案。目前NVIDIA等GPU廠商已經(jīng)推出了相關(guān)方案，英特爾Larabbe GPU（初期可能會采用16核心）也將在今年下半年面世，后者還兼容X86指令系統(tǒng)，屆時用戶在這方面也會有更多的選擇。

在I/O方面，固態(tài)存儲（SSD）因為功耗低、I/O能力性能出眾有望逐漸替代硬盤，雖然目前受成本等因素制約還比較明顯，但其在節(jié)點機系統(tǒng)中的應(yīng)用已經(jīng)是一個不可阻擋的趨勢; 而在高存儲帶寬方面，將內(nèi)存控制器內(nèi)置于CPU和采用新型的高帶寬互聯(lián)架構(gòu)將成為必然。

在HPC系統(tǒng)一級，則有兩點趨勢比較矚目，一個是系統(tǒng)將更加關(guān)注運算、I/O和存儲三者性能的匹配; 另一個是提高系統(tǒng)和應(yīng)用軟件的并行化，即如何充分利用越來越多的并行運算資源（無論是CPU還是GPU以及可能的多種加速器），以達到最佳的能效比。盡管方向相對比較明確，但目前在技術(shù)實現(xiàn)方面還面臨比較大的挑戰(zhàn)，需要更長的時間準備。