计世独家：石油HPC 寻找鱼和熊掌的平衡点

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【泛普软件时代，泛普软件办公系统，泛普软件OA，OA办公系统】在全球资源逐渐贫瘠，打井成本又不断攀升的背景下，石油HPC（高性能计算）正承载着越来越重要的使命。而在追求更高计算性能和降低单位能耗成本的双重压力下，如何找到最佳的平衡点也成为行业内关注的重点话题。

一方面是对HPC绝对性能的不断追求，另一方面是日益严格的功耗成本控制，再加上如何对已有系统资源合理利用，构成了一道难解的命题。日前，在内蒙古呼和浩特召开的中国石油行业与英特尔2008年度高性能计算研讨会上，各方专家就有关话题展开了有益的探讨。

随着全球能源价格的不断攀升和已探明石油储量的不断消耗，相对容易开发的油藏资源越来越稀少，在更广泛面积内找到可开采石油资源所耗费的代价也越来越高，这都导致了石油HPC计算模型和运算方式向更精细化的方向发展，比如随着石油勘探的地震成像/建模算法的不断进步，石油波动方程计算模型正在从二维向三维方向推进，计算面积也在不断增大。这些更精细的计算模型必然导致计算强度和中间数据量的急剧上升。

从最新一期的国际HPC Top 500排行榜来看，上榜的地球物理应用系统从上届的43套增加到49套，依然处于上升趋势。

来自英特尔美国总部的软件与解决方案部的兰斯·舒勒博士表示，对以石油HPC为代表的地球物理计算模型而言，增大物理复杂度（计算模型）、增加问题规模和缩短运算时间这三个方面是对HPC计算能力最主要的挑战。在这三个维度上，任意给定两个甚至一个后，追求另外维度性能的最大化则成为石油HPC计算解决方案优化的核心。

传统上，石油HPC主要涉及地震成像和油藏模拟两部分。前者最关注HPC系统的浮点计算性能，后者更侧重对大内存的需求。而逐渐兴起的计算可视化浪潮则对GPU（图形处理器）等新型计算单元的应用起到积极的推进作用。

面对这些复杂的因素，对于节点机来讲，不断提高处理器的浮点性能、I/O和存储带宽已经成为其中最核心的关注焦点。

增加处理器的核心数量已经逐渐成为提高浮点运算能力最主要的趋势，而在一些特定场合，采用类似GPU的多浮点单元处理器也是很有竞争力的可选方案。目前NVIDIA等GPU厂商已经推出了相关方案，英特尔Larabbe GPU（初期可能会采用16核心）也将在今年下半年面世，后者还兼容X86指令系统，届时用户在这方面也会有更多的选择。

在I/O方面，固态存储（SSD）因为功耗低、I/O能力性能出众有望逐渐替代硬盘，虽然目前受成本等因素制约还比较明显，但其在节点机系统中的应用已经是一个不可阻挡的趋势; 而在高存储带宽方面，将内存控制器内置于CPU和采用新型的高带宽互联架构将成为必然。

在HPC系统一级，则有两点趋势比较瞩目，一个是系统将更加关注运算、I/O和存储三者性能的匹配; 另一个是提高系统和应用软件的并行化，即如何充分利用越来越多的并行运算资源（无论是CPU还是GPU以及可能的多种加速器），以达到最佳的能效比。尽管方向相对比较明确，但目前在技术实现方面还面临比较大的挑战，需要更长的时间准备。