[科技资讯] 加速高性能计算变革，第二代 AMD EPYC 推动产业迈入“算力时代”

在突发新型冠状病毒(新冠肺炎)的研究工作中，研究人员需要先对病毒样本的基因进行测序，然后才有可能根据测序结果使用生物信息学方法进行比较和搜索，从而找到病毒的来源和传播概率最高的宿主，并根据病毒的特性决定下一步的防治措施。病毒基因可以产生tb级甚至pb级的海量数据，尤其是高通量测序技术产生的海量dna序列数据。目前随着高通量测序技术的发展，各种生物数据爆炸式增长，dna测序数据平均4~5个月翻了一番。面对如此快速增长的海量短阅读序列数据集，如何有效地管理、分析和利用它已成为生物信息学发展中亟待解决的问题，而高性能计算(hpc)将帮助研究者解决这一问题。

在更广泛的行业，如石油、气象、计算机辅助工程、核能、制药、环境监测和分析、系统模拟和其他计算密集型应用；以及数据密集型应用领域，如图书馆、银行、证券、税务和决策支持系统；还有网站、信息中心、搜索引擎、电信、流媒体等通信密集型应用领域。hpc通过模拟、建模和分析帮助人类解决需要强大计算能力的技术问题，并引领人类走向第四次工业革命。

今天，随着信息和数据的不断发展，hpc已经被最初需要进行复杂数学计算的研究科学家所采用，现在它已经变得流行起来，并赢得了越来越多的企业和组织的青睐。面对信息时代爆炸性的数据增长和蓬勃发展的数据收集和分析，社会各界越来越渴望高性能计算能力。

高性能计算已经走下神坛，规模的应用带来了计算能力需求的激增

近年来，高性能计算的应用范围空前扩大，以数据驱动或数据密集型计算为特征的高性能计算应用不断涌现。Hpc已广泛应用于生物信息与生命科学、智慧城市与城市治理、网络信息安全等社会生活领域，改变着人类对未来科技的想象。

许多企业和it领导认为hpc系统是基于超级计算机的。事实上，虽然高性能计算被广泛应用于由atos、ibm、hpe、cray和fujitsu生产的超级计算机中，但还有一种更广泛使用的方法，将多台小型计算机集成到互连集群中，以提供高性能计算功能。该方法广泛应用于社会生产的各个领域，有效提高了企业的信息处理能力和数据计算速度。

面对指数级的数据增长，无论哪种应用方式，计算能力都是企业和组织最大的需求。为了提高高性能计算的水平，人们需要更高的吞吐量和处理能力(cpu和gpu)。Amd作为高性能计算和图形技术领域的行业领导者，近年来在高性能计算领域取得了巨大的成就。无论是高性能amd epyc cpu和radeon本能gpu在高速互联中协同工作，还是amd开放生态系统支持的开源amd ROCM异构计算软件，都给hpc用户带来了足够引人注目的成就。

第二代amd epyc处理器引领高性能计算新标准

作为世界上第一款7纳米x86服务器处理器，第二代amd epyc处理器为hpc用户提供了无与伦比的完美性能组合，包括创纪录的浮点性能、突破性的架构、超高的x86内核数量以及超高的内存和i/o带宽。从其打破的140多项世界纪录的性能和市场反馈来看，64核的第二代epyc无疑是目前市场上最能满足hpc用户计算能力需求的前沿产品。

在性能方面，第二代amd epyc为hpc用户带来了卓越的性能。第二代epyc处理器在许多hpc性能标准上取得了高分，例如fluent的CFD性能提高了2倍，lstcls-dyna有限元分析性能提高了79%，radioss结构分析性能提高了72%，gromacs分子动力学基准提高了60%(与2019年3月相比)，浮点性能提高了79%。

为了hpc用户所重视的安全性，第二代epyc在安全防御方面也做了最大的努力。Amd epyc通过先进的安全功能加强对硬件核心的安全性。通过率先集成特殊的安全处理器，它为安全功能(如安全引导、安全内存加密(sme)和安全加密虚拟化(sev))提供了基础。例如，可用于安全加密虚拟化的509个加密密钥、内置于内存控制器中的aes-128加密引擎，以及无需通过简单的bios设置更改软件即可执行的安全内存加密功能，降低了用户对数据风险的担忧，使他们能够更加专注于业务运营。

此外，基于amdinfinity fabric总线技术的小芯片小芯片芯片设计架构，保证了用户可以通过epyc继续创新。第二代amdepyc采用的小芯片设计是一种混合多芯片架构，其在第二代amd epyc处理器中的应用达到了一个新的高度。小芯片设计架构分为两部分:八个芯片作为处理器核心，每个芯片有八个x86计算核心，一个i/o芯片负责处理器安全和外部通信。这种灵活的设计不仅使cpu内核能够采用先进的处理技术，而且使i/o电路能够按照自己的规则发展。正是因为这种非集成芯片设计，用户可以在epyc的帮助下，更早地使用高达64核的超高计算性能。

强大的高性能计算性能吸引了世界领先的高性能计算用户加入amd epyc。Amd与美国能源部橡树岭国家实验室合作开发超级计算机前沿，预计2021年交付时将成为世界上最强大的超级计算机。Amd联合劳伦斯利弗莫尔国家实验室(llnl)和hpe，采用下一代amd epyc cpu、amd radeon本能gpu和开源amd rocm异构计算软件。El capitan系统计划于2023年初交付，双精度性能超过2 exaflops(数十亿次)，预计交付后将成为全球最快的超级计算机。数字转换领域的全球领导者Atos正在向法国气象局提供两台基于第二代epyc的bullsequana xh2000超级计算机，用于动态天气预测以及大气、海洋和气候科学研究。此外，hpe、戴尔技术集团、苏黎世联邦理工学院、圣地亚哥超级计算中心都宣布推出或使用基于第二代epyc的超级计算机。

伙伴生态继续扩大，帮助家庭

随着技术的发展，高性能计算正在与云计算、机器学习、大数据分析、人工智能等技术相结合，将高性能计算推向一个新的阶段。将高性能计算与创新服务相结合需要构建新的基础设施，这就对处理器性能和生态系统提出了更高的要求。

自发布以来，第二代amd epyc处理器得到了全球各个领域合作伙伴的大力支持。自发布以来，已经包括了Gigabyte、qct等原创设计供应商，Broadcom、Micron、Xilinx等独立硬件供应商(ihv)，微软和多家linux操作系统供应商，腾讯云、aws、微软azure、谷歌云、甲骨文云等主流云提供商。

对于云环境中的高性能计算要求，微软azure基于第一代amd epyc处理器azure hb云实例，实现了无与伦比的计算流体力学(cfd)性能水平。现在azure已经为azure hbv2虚拟机提供了用于高性能计算的预览，进一步突破了云中高性能计算的界限。谷歌最近还在谷歌计算引擎(Google Computing Engine)上推出了使用第二代amd epyc处理器的n2d虚拟机测试版，为客户带来了一流的高性能计算体验。

随着云计算的进一步发展，集装箱化和基于云的工作负载逐渐主导高性能计算环境。amd与主流云提供商的紧密合作将确保用户能够以更低的成本在云中获得hpc超级计算性能。

另一方面，鉴于人工智能对计算能力的更高要求，amd正不遗余力地联合硬件合作伙伴，以满足高性能计算系统所需的异构计算平台的需求。与传统cpu相比，异构计算具有更高的并行浮点计算效率、更高的峰值处理能力、更高的吞吐量和更低的延迟。这方面的准备也为amd在hpc领域的发挥留下了极大的想象空间。

在中国这个全球最大的半导体消费市场，巨大的计算能力是支撑信息技术升级的底层基础。面对信息时代爆炸性的数据增长和蓬勃发展的数据收集和分析，空各行业和领域对计算能力的渴望正在上升。目前，我国科研人员在短时间内取得了令人瞩目的研究成果，为控制并最终战胜疫情做出了巨大贡献，让我们深刻感受到了科技战争疫情和计算战争疫情的威力。爆发后，相信基于it技术的创新技术将进一步加速其在各个领域的应用。第二代amd epyc在技术和性能方面的优势，结合其领先的总拥有成本(tco)，使其能够为hpc用户提供持续的计算能力支持，满足企业和科研机构对高性能计算的需求，帮助各个领域进入计算能力时代。