NREL攻坚超级计算机领域 控制能耗成首要议题

腾讯科技讯（汤姆）北京时间9月6日消息，据国外媒体报道，“能耗”二字长期以来一直被视为阻碍提升超级计算机发展的一大因素。但日前，位于美国科罗拉多州的美国能源部下属国家可再生能源实验室（The U.S. Department of Energy’s National Renewable Energy Laboratory，以下简称“NREL”）正计划利用新技术试图解决这一超级计算机领域的瓶颈。

以下是文章主要内容：

据悉，NREL目前已选定惠普和英特尔为该项目的主要供应商，并主要负责提供可用于再生能源领域的计算机相关技术。惠普、英特尔将同Petaflop级（千万亿次）性能的高级计算机共同专注于该领域的研发工作。

NREL对外透露，为了达到大幅降低计算机能耗的目的，传统的机械“气冷”方法已经无法继续使用，因为这一方法本身就产生了相当巨大的能耗。传统的机械“气冷”方法主要依靠向处理器上方的卡槽位置打冷气的方式对计算机零部件进行冷却。

据NREL计算机科学部总监史蒂芬-哈蒙德（Stephen Hammond）透露，目前该机构主要的考虑方法是“水冷”，即利用水流对计算机零部件进行散热处理。事实上，这一概念并不新鲜，因为人们早就知道水比空气更容易帮助计算机散热。而且，在早期的超级计算机时代，“水冷”也是被普遍采用的一种散热方式。

超级计算机之父西摩-克雷(SeymourCray)在上世纪80年代所发明的Cray 2系统就采用了内置的“淋浴式水冷系统”，而克雷经常就此自嘲称自己是一个拿着高薪的“水管工”。

据哈蒙德透露，NREL目前的想法是，将75华氏度的水注入计算机重要零部件的中间隔层进行冷却，在冷却完毕后，水温约上升至95华氏度，然后这些水将被用于周边实验室和位于科罗拉多戈登市正在建设中教育机构的主要热能来源。

毫无疑问，NREL的这一方法可以在无需使用空调的情况下降低诸如数据中心等研发重地的室内温度，同时也不会产生利用“气冷”方式对人体所产生的不适感。此外，由于“水冷”方法无需使用过多的排风扇，因此超级计算器所产生的噪音也得到了大幅降低。

在另一方面，NREL计划为超级计算机在传统的奔腾微处理器（Xeon）之外，为其加装低能耗的英特尔最新Xeon Phi 处理器（之前代号为 Knights Corner）。英特尔的这款产品主要面向超级计算机发布，它采用了英特尔的 22nm 工艺、3D 电晶体技术，拥有超过 50 个核心。另外在性能提升 1 teraflop 的情况下把产品尺寸控制得非常出色，同时，这也是英特尔面对英伟达这样的 GPU 厂商进军超级计算机领域所做出的回应。

应该说，类似英特尔Xeon Phi 处理器这样的芯片已是超级计算机领域的大势所趋，但目前大多数公司仍然在朝着完全不同的方向前进。

在被问及有关Xeon Phi 处理器和其他处理器区别这一问题时，哈蒙德表示自己不愿意就此发表评论，但他仍然透露称“能源节约型是超级计算机需要考虑的一个重要问题，而英特尔的芯片相对更容易调校”。

在能耗领域衡量数据的一个重要标准便是电能使用效率（Power Usage Effectiveness，简称“PUE”），该数据是数据中心消耗的所有能源与IT负载使用的能源之比。数据中心理想的PUE值是1.0，而根据2009年相关机构公布的数据显示，全球数据中心目前的平均PUE值为1.91，远远超出业内标准。NREL表示，自己利用全新技术所建造的数据中心有望将这一数值控制在1.06以内，使其有望成为全球能耗最低的数据中心。

值得一提的是，除了“水冷”和“气冷”外，其他超级计算机冷却方式也属于NREL的研究范畴之内。据英特尔能源架构高级工程师麦克-帕特森（Mike Patterson）透露，英特尔日前刚刚完成一项为期一年的实验，该实验利用来自“Green Revolution Cooling”矿油冷却技术进行降温，实验后的PUE值仅为1.02-1.03之间。