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)內關注的重點話題。

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，構成了一道難解的命題。日前，在內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據量的急劇上升。

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。前者最關注HPC系統(tǒng)的浮點計算性能，后者更側重對大內存的需求。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和存儲帶寬已經成為其中最核心的關注焦點。

增加處理器的核心數量已經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廠商已經推出了相關方案，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)中的應用已經是一個不可阻擋的趨勢; 而在高存儲帶寬方面，將內存控制器內置于CPU和采用新型的高帶寬互聯架構將成為必然。

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，但目前在技術實現方面還面臨比較大的挑戰(zhàn)，需要更長的時間準備。