GPU運算的崛起

每年公布兩次的Top500超級電腦排行榜，日前在11月中旬公布了2010年下半年的榜單，其中，中國以「天河-1A」超級電腦，首度登上全球超級電腦的冠軍寶座。

天河-1A是「天河一號」的二期工程。天河一號由中國國家超級計算天津中心所打造，在2009年11月，成功地讓中國首度名列全球超級電腦前十強，排名第五。雖然6個月之後，2010年6月的榜單一公布，天河一號就被擠到第7名了，然而，中國國家超級計算深圳中心另一套新超級電腦－星雲（Nebulae），則是一進榜就名列第二名，緊追Jaguar超級電腦之後。

接著，再過了6個月，也就是2010年11月，強化了運算量的天河-1A超級電腦，則把蟬連兩屆冠軍的美國能源局的美洲豹（Jaguar）超級電腦給硬擠了下來。

現在Top500超級電腦排行榜的前5名之中，美國占了2名、中國占了2名、日本則占1名。中國是從2009年11月首次進入前十名，事隔一年，中國在前五名就占了兩個席次了，而全球超級電腦500強之中，中國則有42套進榜，超越了以往的強國如日本、德國、英國、法國等，現在僅次於美國。然而，臺灣則是從2009年開始就不在排行榜內了。

中國超級電腦的崛起，是這次第36屆Top500超級電腦排行榜呈現的一個重要趨勢，另一個趨勢則是GPU（Graphics Processing Units）運算的崛起。在前五大超級電腦中，就有3套系統是運用GPU來加速運算，包括中國的天河-1A、星雲，以及日本的Tsubame2.0（燕子）。而在前5百大超級電腦中，則有17套系統運用GPU來加速運算。

GPU原先只是做為繪圖運算之用，由於其架構是整合了許多小型的運算單元，特性適合於平行運算，後來就發展成為可程式化通用型GPU（GPGPU，General Purpose GPU）。搭配了像是CUDA、OpenCL等平行運算開發架構與標準，開發人員就能夠運用GPU來處理非繪圖的運算。

即使GPU在高效能運算上的應用有多麼了不起，一般人也不會認為自己能用到超級電腦的運算資源。不過你可不能再這麼想了，本期有一則新聞報導Amazon推出了GPU叢集運算服務（Cluster GPU Instances），這個服務提供的1個GPU運算叢集的運算資源，相當於33.5個1GHz處理器、2個Nvidia的GPU處理器（Tesla Fermi）、22GB記憶體及1,690GB的儲存空間。這個服務提供的差不多就是一臺小型超級電腦的運算量，當Amazon在美國推出之後，隨即有一位德國的資安工程師，利用這樣的運算資源來破解目前普遍為認為是很安全的SHA1安全雜湊演算法，然而你知道嗎？這位工程師只花了49分鐘就破解了6位數密碼，而他要付給Amazon的費用折合臺幣則只有52元。

SHA1的安全性並非毫無漏洞，早在2007年就被中國的王小雲教授所證實，然而在GPU運算的加持下，現在一位有技術能力的工程師只要花不到100元就能在1個小時內破解6位數的安全密碼，則再度令人震撼。

以GPU結合CPU的運算架構，可預期在未來有更多的發展。在伺服器硬體部分，本期的2路伺服器採購特輯所測試的9款產品中，就有一款是專門設計來做GPU運算之用，而這類產品未來應該也會逐漸增多。此外，這9款產品中還有一些先進的設計，像是完全沒有任何排線的伺服器，就是過往沒看過的，請見本期採購特輯的報導。（請見第33頁）