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微軟HPC:帶動Windows轉(zhuǎn)向并行計算

http://m.casecurityhq.com 2010-05-10 10:53 來源:中國計算機(jī)報

  “微軟進(jìn)入高性能計算(HPC)領(lǐng)域歷史很短,幾年前在全球超級計算機(jī)500強(qiáng)(Top500)中看不到微軟的名字。2008年底,微軟與曙光和上海超級計算中心合作,排到了第10名。”微軟負(fù)責(zé)HPC的服務(wù)器與工具事業(yè)部高級總監(jiān)Vince Mendillo近日在接受專訪時表示。

  高性能計算機(jī)的歷史已經(jīng)有50多年了,即便從1993年Top500開始發(fā)布排名算起,也快30年了。與之相比,微軟高性能計算的歷史確實很短:微軟第一款高性能計算產(chǎn)品Windows Compute Cluster Server 2003是在2006 年6月才正式發(fā)布。至于說主打產(chǎn)品Windows HPC Server 2008則是在2008年9月才發(fā)布。

  然而,歷史很短的微軟高性能計算部門不僅擔(dān)當(dāng)著微軟進(jìn)軍高性能計算市場的責(zé)任,而且還肩負(fù)著引領(lǐng)Windows走向并行的義務(wù)。

  并行化微軟的動力

  高性能計算日趨廣泛的應(yīng)用和x86平臺的多核化,已經(jīng)改變了高性能計算市場陽春白雪的形象,也成為微軟進(jìn)入高性能計算市場的兩大契機(jī)。

  “如今,科學(xué)界、工業(yè)界、政府甚至分析師用戶都面臨著同樣的問題——有待處理的海量信息,因而對計算性能的要求越來越高。我們認(rèn)為,水平擴(kuò)展(Scale Out)是徹底解決這一問題的方式。高性能計算不是要把單臺機(jī)器做得非常大,而是應(yīng)通過機(jī)群來實現(xiàn)。”Mendillo表示。

  與此同時,x86平臺多核化帶來的并行編程挑戰(zhàn)也在顛覆Windows平臺傳統(tǒng)的串行編程的模式。

  “x86平臺多核化的發(fā)展趨勢,使得在不久的將來人們就能用上有幾十個內(nèi)核的PC。但是現(xiàn)有的大多數(shù)軟件還無法適應(yīng)硬件上多核技術(shù)的發(fā)展。最核心的問題就是并行編程,原有的編程方式和算法都已經(jīng)過時。如何讓開發(fā)者或用戶能非常容易地把并行軟件開發(fā)出來,這對微軟來說是非常重要的。”Mendillo表示。

  “并行計算是高性能計算必需的,也是Windows平臺發(fā)展的方向。盡管我們高性能計算部門現(xiàn)在還處于初期階段,但我們努力的方向是讓微軟整個產(chǎn)品線都向著這個方向發(fā)展。在微軟內(nèi)部,我們相當(dāng)于推動Windows平臺并行化的動力。”

  “微軟在高性能計算上的投資非常大,這將會影響到整個公司所有的產(chǎn)品部門,不僅涉及到操作系統(tǒng)及其上的軟件,還涉及到開發(fā)工具。比如說,我們不斷地開發(fā)新的工具以便讓并行編程變得更容易一些,我們也在考慮Windows HPC Server與.NET的并行延伸,我們還和Visual Studio開發(fā)工具部門密切合作,以便讓開發(fā)者能更快地開發(fā)出并行軟件。”Mendillo表示。

  高性能計算四處著手

  4月7日,微軟通過提供網(wǎng)上下載,擴(kuò)大了最新版本W(wǎng)indows HPC Server 2008 R2的beta測試范圍。

  Mendillo表示,微軟主要是在四個方面提高了新版軟件的性能和功能。

  高性能計算首先就是要實現(xiàn)高性能。“盡管Linux進(jìn)入高性能計算市場已經(jīng)很多年了,但在模擬兩車相撞的通用有限元分析標(biāo)準(zhǔn)測試中,隨著處理器內(nèi)核數(shù)的增加,我們產(chǎn)品的性能表現(xiàn)至少與Linux一樣,有些時候甚至超過它們。”Mendillo表示,“擁有強(qiáng)勁浮點性能的GPU作為性能加速器已經(jīng)越來越多地被用在高性能計算系統(tǒng)中,我們現(xiàn)在的測試版已經(jīng)包含了對GPU的支持,開發(fā)者可以在嵌有NVIDIA公司GPU編程工具的Visual Studio上,對GPU進(jìn)行編程。”

  二是加速Excel運算。切不要以為這是殺雞用牛刀。Mendillo介紹說,使用Excel的人壽保險精算其運算量非常大,在高端PC上要跑14個小時,而后來這家保險公司使用32節(jié)點的機(jī)群系統(tǒng)后,耗時只有2.5分鐘。

  如今高性能計算用戶面臨這種尷尬的情況:一方面渴求計算資源,另一方面大量的桌面計算資源被閑置。Windows HPC Server 2008 R2提供了名為“工作站機(jī)群”的功能,把桌面上的工作站和PC閑暇時間的計算資源整合成一個高性能計算系統(tǒng),這是其三。

  最后一點則是由于高性能計算系統(tǒng)通常都是異構(gòu)平臺,因此跨平臺的互操作性就顯得很重要了。“我們從客戶那里了解到,有些客戶過去一直在使用Linux機(jī)群,現(xiàn)在想用Windows方案。這樣客戶原有的投資和Windows之間的互操作就十分重要了。”Mendillo表示,“微軟與Adaptive等三家公司合作,為用戶提供雙啟動以及動態(tài)負(fù)載平衡等功能。”

  生態(tài)環(huán)境是當(dāng)務(wù)之急

  沒有哪個操作系統(tǒng)平臺擁有的應(yīng)用能超過Windows平臺。眾多的應(yīng)用和規(guī)模最大的用戶群既是微軟在PC市場的市場優(yōu)勢,也為后來者的追趕筑起了壁壘。Windows今天的成功很大程度上應(yīng)該歸因于Windows平臺生態(tài)環(huán)境的成功。

  然而,作為高性能計算市場的后來者,微軟在改進(jìn)產(chǎn)品的同時,還必須建立起基于Windows的高性能計算生態(tài)環(huán)境。

  “微軟正在努力提高對并行計算的關(guān)注度,我們將在函數(shù)庫、調(diào)試、分析和診斷等方面為客戶提供簡單易用、功能強(qiáng)大的開發(fā)工具,幫助用戶更好地管理現(xiàn)有的應(yīng)用,并且讓更多的開發(fā)人員能夠在多處理器和多核環(huán)境下開發(fā)出更多的并行應(yīng)用,最終讓用戶受益于并行計算。微軟與合作伙伴之間合作非常密切,我們會對他們進(jìn)行詳盡的技術(shù)指導(dǎo)和培訓(xùn),微軟的咨詢部門也會為合作伙伴提供更深入的支持。”Mendillo表示。

  系統(tǒng)、技術(shù)和應(yīng)用的復(fù)雜性是高性能計算與PC平臺的顯著不同,因此,微軟在高性能計算特別是其高端領(lǐng)域介入應(yīng)用的程度要遠(yuǎn)比PC平臺深得多。比如說高性能計算機(jī)的系統(tǒng)性能調(diào)優(yōu),不僅需要微軟高性能計算部門介入,有時候甚至需要平臺產(chǎn)品部門的開發(fā)人員修改代碼。合作伙伴難免會擔(dān)心微軟也在應(yīng)用領(lǐng)域與之分羹。

  Mendillo說:“我們一貫的策略就是在背后支持合作伙伴發(fā)展,我們的介入也是為了更好地服務(wù)客戶,幫助合作伙伴成長。”

  “隨著微軟對高性能計算日趨重視,越來越多的業(yè)務(wù)部門參與進(jìn)來,于是,微軟成立了一個專門的團(tuán)隊來負(fù)責(zé)內(nèi)部資源的協(xié)調(diào),我和我們部門的幾位同事都是成員。”Mendillo表示。

  記者手記

  HPC大眾化的商機(jī)

  高性能計算正走下神壇。在從傳統(tǒng)的科學(xué)計算與軍事應(yīng)用等狹小領(lǐng)域擴(kuò)展到廣闊的商業(yè)市場的過程中,系統(tǒng)和軟件的形式從定制或半定制變?yōu)橥ㄓ茫寈86 CPU在HPC市場大行其道,同時也為Windows做好了硬件鋪墊;用戶從計算專家變成了商業(yè)人士為擅長易用性的Windows及其上眾多的應(yīng)用找到了用武之地。

  但是也不能低估多核技術(shù)給并行計算帶來的挑戰(zhàn),畢竟Windows平臺上多年積累的應(yīng)用大多是串行的。雖說水平劃分的開放體系成全了PC產(chǎn)業(yè)的輝煌,但在全新技術(shù)的實施上卻是異步的:英特爾先做出多核CPU,微軟的Window再對其進(jìn)行優(yōu)化,然后是數(shù)據(jù)庫等應(yīng)用平臺軟件的并行化,最后才輪到開發(fā)商在其上開發(fā)并行應(yīng)用。

  因此,如何縮短全新技術(shù)在Windows生態(tài)鏈中異步傳遞的時間,將眾多的Windows應(yīng)用快速遷移到并行平臺,關(guān)系到微軟在HPC市場的擴(kuò)張速度。

  

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