高性能计算之七-CAX设备的演进

计算机硬件技术的发展正在进入一个全新阶段，为了顺应云计算的发展趋势，硬件厂商的技术革新重点已经从桌面端设备转移至服务器端设备。围绕CAX软件针对硬件设备的需求，我们可以简单梳理一下当前硬件设备的变化情况：

Ø CPU中央处理器

CPU技术目前明显分化为高性能与低功耗两大方向，也可从应用设备差异上分对服务器侧与客户端侧。

服务器端的CPU仍然以X86架构为主流，以Intel为例，E5 V3系列CPU正在逐渐成为企业级计算中心建设的性价比优选，单颗CPU已经可以轻松突破8个核心，且支持虚拟化技术。

客户端的CPU分化为高性能型与经济型。以Intel为例，高性能型客户端CPU主要包括酷睿i7、i5等型号，而经济型则以凌动Atom为主。众所周知，Atom在移动端受到了ARM的强烈***。

令人憧憬的是，国产CPU研发厂商知难而进，龙芯、申威步步为营，但是截至目前仍未进入企业级服务器市场。

IBM在中国力推OpenPower联盟并争取到了一批盟友，但是由于CAX软件生态的特殊性，未来较难迁移至OpenPower基础架构。

从CAX软件应用实践出发，我们仍然建议当前选择Intel品牌作为主要适配CPU，服务器端以E7、E5系列为主，现在为扩展性CPU，桌面端以i7、i5系列为主。

Ø RAM内存

内存技术的发展比较平稳，主要可以分为高端的服务器内存与普通的PC机内存。服务器内存采用了一些特有技术，如ECC、ChipKill、热插拔技术等，具有极高的稳定性和纠错性能。

针对CAX软件应用场景，建议采用ECC DDR4规格以上的内存，如果数据处理负载较大的工作，建议内存配置尽量大，或者可以遵循RAM / CPU Core > 8的简单规则进行选购。

Ø DISK硬盘

硬盘有固态硬盘（SSD 盘，新式硬盘）、机械硬盘（HDD 传统硬盘）、混合硬盘（HHD 一块基于传统机械硬盘诞生出来的新硬盘）。SSD采用闪存颗粒来存储，HDD采用磁性碟片来存储，混合硬盘(HHD: Hybrid Hard Disk)是把磁性硬盘和闪存集成到一起的一种硬盘。

SSD硬盘对于CAX应用的效率提升是比较显著的，但是由于容量、成本的问题，还没有得到大规模应用。但是值得注意的是，2014年SanDisk以11亿美金收购了Fusion-IO，国内厂商华为也开始推出企业级PCI-E固态硬盘。相信在不久的将来，企业用户将更多的配置固态硬盘作为CAX业务计算资源，很多高性能计算已经采用全闪存了。

Ø GPU图形处理器

图形处理器（Graphics Processing Unit，缩写：GPU）是一种专门负责图像运算工作的微处理器，主流厂商主要有NVIDIA、INTEL、AMD。

GPU当前有两个比较重要的应用方向，一个是云计算，另一个则是加速计算。GPU在云计算上的应用主要体现在虚拟化架构适配性，比如NVIDIA的Grid K1/K2、Tesla M6/M60；而GPU在加速计算方面则更有成就，NVIDIA的 P4/P40/P100，V100等都在超级计算中心建设竞赛中屡立奇功。

CAX应用场景如需发展云计算模式或者高性能计算，则必须考虑GPU技术及产品的选择。

Ø Server服务器

服务器市场波诡云谲，IBM已经将X86服务器全球业务整体出售给联想，HP中国已将服务器、存储和技术服务注入新华三，并与紫光共同打造国产品牌，外国服务品牌只剩戴尔、思科仍在坚守。

国内服务器品牌以联想、华为、华三、浪潮、曙光等为翘楚，为国内用户带来更多的技术革新与产品整合。

CAX应用场景对服务器的性能及稳定性要求较为苛刻，企业用户需慎重选择品牌服务供应商。

Ø Storage存储

云计算、大数据技术变革的浪潮席卷之下，存储技术的发展日新月异。三种常见存储方式DAS、NAS和SAN，但是多家存储厂商在内部构架、文件格式等方面进行了一系列革新。

以华为的OceanStor 9000为例，是将多个存储节点聚合起来，形成一台整体的NAS。每个节点既是提供容量的存储，又是支持访问的机头。单个存储节点的性能不一定出色，但是当节点到达一定数量，其容量和性能就超过了高端的传统NAS，我们称这种架构为Scale-Out的集群。内部文件格式为WushanFS，支持NFS，CIFS，FTP等NAS访问协议。通过项目实践，我们发现分布式NAS设备适用于CAX应用所产生大量非结构化数据的管理需求，未来将会在先进制造业得到大量应用。

另外在传统的并行存储系统方面，IBM的GPFS、DELLEMC的Islion，仍然具备强大的市场生命力，适用于追求性能的CAE并行求解计算场景。

Ø 高速网络

服务器端互联的高速网络技术发展迅猛，计算中心内部通常采用万兆网络进行互联。在追求MPI效率的CAE并行求解场景中，Infiniband技术已经成为主流，当前性价比较高的选择为56Gb FDR Infiniband互联设备。100Gb Infiniband设备目前也开始进入商用。

综合以上硬件设备的发展动态，我们不难发现，硬件设备的发展重心已经完全倾向于服务器端，这为CAX计算资源集中化创造了客观便利条件。