从计算服务器角度看智算与算力

计算服务器于智算和算力领域的地位堪称中流砥柱。人工智能旨在赋予计算机人类智能的使命,对计算服务器提出了近乎苛刻的要求。

在智算层面,它是计算服务器通向高效能的核心动力。凭借 CPU 与 GPU、FPGA、ASIC 等构建的异构组合,计算服务器可依不同精度算力需求灵活调度资源,为人工智能应用夯实智能算力根基,有力支撑各类复杂任务。于科学研究领域,其需求呈井喷式增长。生物医学研究中,基因数据分析需处理海量序列信息,智算可加速疾病基因筛选分析;气象学里,气象模型模拟依靠高效运算复杂数据来提升预测准确性与时效性;物理学无论是微观粒子还是宏观天体系统研究,均离不开强大智算助力精确模拟与深度探究。工业制造等领域亦对智算需求持续上扬,推动服务器不断自我优化,以契合海量数据处理与复杂模型训练的高标准。

算力作为衡量计算服务器性能的关键要素,重要性不言而喻。FLOPS 精准量化浮点运算次数,M - FLOPS 到 Z - FLOPS 等不同量级单位彰显性能差异,MIPS、DMIPS 等则从多维度丰富评估体系,如 MIPS 在物联网设备运算衡量独具意义,DMIPS 专注处理器整型运算测量且在特定控制场景作用关键。针对不同应用场景,算力定制势在必行。大规模科学计算和工程计算仰仗 FP64 双精度算力保障结果精准,AI 训练则因 FP16 半精度算力的高效及低存储优势成为主流,这促使厂商定制适配配置,提供个性化方案。

当下,计算服务器算力规模处于扩张进程。以常见的 2000P 算力规模集群为例,采用英伟达 H100 GPU 卡时,约需 128 台 8 卡 GPU 服务器组建千卡集群。此大规模算力集群为人工智能深度应用与复杂计算筑牢根基,也是推动服务器技术创新的强劲引擎。

然而,随着科学研究深入与数据规模剧增,传统计算服务器架构在大规模科学计算任务中尽显疲态,如处理速度迟缓、并行计算局限、数据传输滞后等。故而,架构创新成为科学计算发展的关键突破口。从技术与应用视角,异构计算架构整合多芯片,以 NVIDIA DGX 系列服务器为典型,借助 NVLink 技术实现 GPU 间高速协同,大幅提升性能,拓宽科学计算应用边界与深度。从产业格局考量,架构创新带动产业变革升级。硬件制造商积极研发适配芯片、存储与网络技术,为半导体和通信产业注入活力;软件开发商聚焦优化系统软件,推动软件产业创新;还催生出云计算服务等新兴业态与商业模式,降低中小企业和科研机构计算门槛,激发创新创业热情,繁荣产业生态。

计算服务器架构创新亦面临挑战与机遇交织局面。异构计算架构下系统管理和编程难度剧增,亟待开发新管理工具与编程模型,如构建统一编程接口以便高效调度芯片资源。同时,性能提升伴随能耗凸显,在保障计算性能持续增长时有效控耗成为重大挑战。但这些挑战也蕴藏新契机。攻克难题进程中有望催生节能算法与硬件节能技术,优化任务分配执行流程以削减芯片能耗;也可能孕育自动化管理工具与智能编程框架,依任务自动调配资源与优化代码,进而推动计算服务器技术深度发展,在智算与科学计算领域创造更大价值

本文转自知乎账号:科学计算服务器 https://zhuanlan.zhihu.com/p/10895875131

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