72核心288線程，英特爾這個怪物是怎麼來的？

日前有消息稱，Intel將在代號為「Knights Landing」的下一代Xeon Phi協處理器中配備多達60個核心，而Intel最新公布的資料顯示，Knights Landing的核心數量最多是72個！Xeon Phi是用來搭配Xeon、面向高性能計算領域的專用協處理器，目前這種架構已經在很多超級計算機中得到應用。

Intel透露說，Knights Landing的核心架構是Silvermont，是的，你沒看錯。這個Silvermont就是平板機和迷你機上的Bay Trail處理器的核心，雖然這種核心規模不大，本身性能不是很強悍，但是通過多達72個核心288個線程，以及針對高性能計算的各種優化，雙精度浮點性能可以超過3TFlops，堪稱怪獸。

為什麼我們平板，手機上用的Bay Trail處理器核心會成為超級計算機的核心呢？

一、超級計算機之路

其實，計算機最早的需求就是從超級計算機開始的，無論是實際上第一台機械計算機（英國巴貝奇爵士設計，未最終完成），還是第一台電子計算機eniac，都是做科學計算用的。

計算機發展到PC反而是蘋果公司和Wintel聯盟出現以後的事情，發展到今天的智能手機則是上個世紀90年代以後了。

計算機性能的擴展有兩條道路，一條的不斷改進位造工藝，提升晶元設計水平，把單個晶元設計的很強悍，提升性能。還有一條道路是儘可能用比較多的機器並行，用多機機器一起運算來提升性能。

自從計算機出現以來，就一直沿著這兩條道路在前進。在這個發展過程中，以深藍1997年戰勝國際象棋大師卡斯帕羅夫為標誌，代表了人類智能被機器超越。

二、從高大上到平民化

早期，超級計算機都是昂貴的高級貨，處理器是專門設計的，晶元組是配套的，甚至每根連接線都是定製的。這個成本極高。

而隨著PC和網路的發展，人們發現追求強大的計算能力可以不那麼昂貴。於是，人們開始嘗試用大批量生產的PC或者工作站來攢超級計算機。

若干台PC或者工作站通過網路連接起來，把任務分給這些機器並行，然後返回，計算能力絲毫不弱於昂貴的專用超級計算機，於是傳統的超級計算機開始沒落。

這個時代出現了很多平民化的超級計算機，譬如用浩鑫HTPC准系統湊起來的超級計算機，把一個學校的MAC電腦湊起來的超級計算機等等，這些看似玩具的東西居然一度佔據了TOP500超級計算機排行榜，甚至谷歌自己用的伺服器也是用這種辦法攢出來的。

而在這個過程中，人們發現，限制超級計算機能力居然是功耗，人們不能堆積太多的數量是因為功率和發熱限制，性能功耗比甚至比性能本身更重要。

於是，IBM開發出藍色基因，不追求單個核心的高性能，而是降低功耗，攢更多的數量來提升性能。但是因為單獨開發這種處理器在批量和成本上無法與通用的PC處理器相比，並沒有流行開。

三、Cell和GPU引發的變革

索尼為了提升PS3遊戲機的性能，聯合IBM搞了Cell處理器，這是異構計算的開始。因為在計算任務中，有些任務是簡單的，不需要複雜的邏輯處理，只需要足夠的計算單元暴力計算，這樣處理器就可以設計成兩部分，一個簡單的運算核心，幾個強大的簡單計算單元，這就是Cell的思路。

因為這種計算編程難度太高，所以Cell用在遊戲機上並不成功，但是這個思路可以拿到電腦上，這就是我們熟悉GPU通用計算。

因為3D的需求，顯卡有強大的計算能力，這種能力只用於3D遊戲浪費了，於是在Cell之後就有了GPU的通用計算，CPU處理複雜任務，GPU處理暴力計算，nVIDIA甚至搞出來CUDA專門解決這個問題，而且在GPU的設計上就為通用計算做了優化。

單台計算機異構化，獲得強大的計算能力，那麼就可以把這些單台計算機聯網，組成計算能力強大的異構超級計算機。

於是中國在2009年搞出來天河一號超級計算機，就是CPU和GPU異構組成的超級計算機，一度排名世界第一。百度搞人工智慧的計算機也是這種異構的超級計算機。

四、Intel的反擊

如果以後超級計算機全部異構化，那麼CPU提供的計算能力只佔一小部分，這無疑代表了nVIDIA和AMD要搶Intel的飯碗，Intel當然不能坐以待斃。

於是Intel開始自己做異構用的晶元，這就是Larrabee計劃，其實GPU本來就是一個個小的計算核心，然後組合起來。而Intel手裡是有小核心的，這就是當年的奔騰一代處理器核心P54C。

Intel把這款20年的老核心集成起來做成眾核，做成協處理器，可以做3D顯卡，也可以做超級計算機的協處理器。這個項目初期失敗了。但是，Intel在這個基礎上發展出來了「眾核架構」(MIC)的Xeon Phi協處理器。並且獲得了天河2號（目前世界第一超級計算機）的選用，Intel扳回一城。

五、Knights Landing的升級

協處理器的能力取決於小核心的計算能力，P54C這個20年前的核心弱爆了。而Silvermont作為Intel反擊移動市場的利器，性能功耗比非常出色，於是，Intel把這個小核心攢起來做成眾核的Xeon Phi，這就是Knights Landing。

Knights Landing的72個核心將每兩個核心構成一個模塊(Tile)，然後再通過Mesh網格網路連接在一起，共享36MB緩存，還有816GB HBM高帶寬顯存充當三級緩存。

在內存規格上，Knights Landing支持六通道的DDR4-2400，最大容量384GB。在擴展方面則集成36條PCI-E 3.0通道，可以在一台主機上插數塊，提升幾倍運算能力。據了解，中國的下一代超級計算機很有可能用上。

所以，低功耗的移動處理器變身超級計算機核心，實際是技術不斷探索發展經過幾代進步的結果，隨著Intel未來移動桌面合一的計劃，超級計算機會更加強大，我們的生活也會隨之改變。

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