浮點運算誰最強，F(xiàn)ireStream 9250、GTX280、CSX700對比分析
隨著AMD、NVIDIA都相繼推出浮點運算能力超過1TFlops的新品，處理器的浮點運算能力近期成了熱議的 話題。浮點運算能力實際上一直都是處理器一個很重要的指標，在科學計算方面的能力就關鍵取決于處理器的浮點運算能力。
前一段時間，網絡上出現(xiàn)了AMD即將發(fā)布的新產品RV770官方資料文檔，文檔中提到RV770兩款產品浮點運算能力都超過1TFlops，HD4850的單精度浮點運算能力達到了1TFlops，而高頻版的HD4870單精度浮點處理能力更是高達1.2Tflops。
注意看HD4870介紹文檔的最后一行
隨后，AMD發(fā)布了新一代流處理卡FireStream 9250，由于該卡基于RV770核心，憑借著800個流處理器的計算能力，該卡浮點處理能力也非常高，超過了1TFlops。
再來看看NVIDIA，本月16日剛剛正式發(fā)布了全新核心G200，流處理器數(shù)量達到了240個，每個流處理器在單位時間內可以處理3條指令，這樣在Shader頻率為1400MHz的情況下，浮點能力就可以超過1TFlops，不過遺憾的是最高端的GTX 280 Shader頻率也不過1300MHz，浮點處理能力只有933GFlops，沒有超過1TFlops。
索泰推出了全球首款浮點能力超1TFlops的GTX 280顯卡
NVIDIA之所以沒有在GTX 280這款顯卡上突破1TFlops的浮點處理能力，主要是因為顯卡的發(fā)熱量以及功耗已經很難控制，今后可能通過提升工藝以及其他一些方法實現(xiàn)。不過顯卡廠商索泰推出了一款超頻版的GTX 280，Shader頻率設定到了1400MHz，浮點處理能力也就自然超過了1TFlops。
這里出現(xiàn)了一個問題，為什么索泰的GTX 280就可以將Shader頻率超到1400MHz，而NVIDIA卻不可以。據(jù)筆者猜測，NVIDIA首先是為了控制功耗與發(fā)熱量，因為對于G200這種重量級產品來說，功耗與發(fā)熱量如果太大，媒體宣傳起來就讓NVIDIA很沒面子；第二大家都知道索泰是全球最大代工廠栢能旗下的自有顯卡品牌，栢能可能專門挑出了一批體質較好的G200核心，將其頻率適當提高，這樣顯卡的穩(wěn)定性得以了很大的保障。#p#page_title#e#
第02頁：Tesla S1070發(fā)布 單精度浮點能力超4TFlops可以看出，G200的浮點處理能力還是很強的，只要稍微超頻，就可以使其突破1TFlops大關，索泰推出超頻版GTX 280的意義也就在此。雖然公版GTX 280沒有突破1TFlops浮點運算能力，但是NVIDIA推出的另一款科學計算專用產品——Tesla S1070卻達到了。
Tesla S1070
Tesla S1070是一個整套的科學計算解決方案，簡單點說就是一臺高性能的工作站。Tesla S1070里擁有4顆G200 GPU，每顆GPU的Shader頻率達到了1500MHz，根據(jù)“流處理器數(shù)量×每個流處理器同時執(zhí)行的命令數(shù)×流處理器頻率=浮點處理能力”的公式來計算，擁有240個流處理器且每個流處理器同時能執(zhí)行3條指令的G200 GPU，在頻率達到1500MHz的情況下，單精度浮點能力可以達到1080GFlops，超過了1TFlops，4顆GPU同時運算時單精度浮點能力可超過4TFlops。
從外觀上看酷似一臺1U服務器
那么NVIDIA為什么在公版的GTX 280上就沒能突破1TFlops，而在Tesla S1070則可實現(xiàn)呢？實際上理解起來很簡單，Tesla S1070是在一個整套的科學計算解決方案，有一個獨立的機箱，外觀上看實際上就是一個1U的服務器，只要在機箱內空間允許的情況下，NVIDIA可以隨意使用散熱設備，況且這樣的產品定價肯定不低，即使用全球最頂級的散熱設備，NVIDIA也能有可觀的利潤。，所以說，NVIDIA在這套設備上是根本不怕發(fā)熱量以及功耗的。
Tesla C1060
當然，NVIDIA還推出了另一款Tesla系列科學計算卡，型號為Tesla C1060，由于這個是像GTX 280一樣以獨立卡的形式出現(xiàn)，所以情況就和GTX 280很相似了，為了保證發(fā)熱量、功耗以及成本，Shader頻率沒有突破1400MHz，浮點運算能力自然也就沒有突破1TFlops。#p#page_title#e#
第03頁：CSX700雙精度浮點能力高達96G！功耗僅12W雖然說NVIDIA與AMD都突破了1TFlops的浮點運算能力，但是這里我們說的都是單精度（FP32）運算能力。不過在雙精度浮點處理能力方面，還是比較弱。Tesla S1070單顆GPU單精度浮點處理能力雖然超過了1T，但是雙精度浮點能力只能達到100GFlops左右，約為單精度浮點運算能力的1/10；AMD的FireStream 9250稍微好點，效率能達到Tesla S1070的兩倍，雙精度浮點能力能達到200GFlops。
可以看出，雙精度浮點運算在GPU上效率還非常低。而日前Clearspeed發(fā)布了一款最新的處理器，雙精度浮點運算能力達到了96GFlops，最令人驚奇的是這款處理器在工作時功耗僅僅為12W；而AMD的FireStream 9250雖然能達到200GFlops的浮點運算能力，功耗卻高達150W；NVIDIA表現(xiàn)則更差，Tesla S1070單顆GPU的雙精度浮點運算能力僅僅為100GFlops，功耗卻高達170W。
Clearspeed發(fā)布的這款處理器型號為CSX700，該款處理器代號“Callanish”(蘇格蘭巨石陣)，采用90nm工藝生產，擁有2×96個處理核心，頻率250MHz，集成256KB SRAM、糾錯硬件模塊、DDR2內存控制器和PCI-E界面。
CATS-700
采用CSX700處理器的有兩款加速卡，型號分別為Advance e710與Advance e720（點擊型號下載產品介紹PDF），兩款產品為了適應不同的用途形式有所不同，但規(guī)格是一致的，都擁有2GB的RAM，處理器都采用的CSX700。除了這兩款加速卡之外，還有一款1U刀片服務器系統(tǒng)——CATS-700（點擊型號下載產品介紹PDF），該系統(tǒng)擁有12個e710加速卡，24G的存儲系統(tǒng)，合計雙精度浮點性能高達1.152TFLops。#p#page_title#e#
第04頁：延伸閱讀：看看世界十大超級計算機浮點性每年都會有最新的世界超級計算機500強統(tǒng)計出爐，最近一次的統(tǒng)計是去年9月份，筆者這里得到了一份去年9月份統(tǒng)計的全球最快的10大超級計算機資料，如下表
從最新統(tǒng)計的這個全球超級計算機Top10中可以看出，藍色巨人IBM霸占了第一名與第二名的位置。安裝在美國能源部勞倫斯-利弗摩爾國家實驗室（LLNL）的IBM藍色基因/L系統(tǒng)已經連續(xù)4年穩(wěn)居第一名的位置了，不過相對前一次統(tǒng)計，這套系統(tǒng)的計算能力又提升了不少，從之前的280TFlops提升到了478.2TFlops，擁有212992顆處理器，看來IBM在去年為這套全球最牛超級計算機進行過大幅度升級；
第二名也是IBM推出的產品——藍色基因/P系統(tǒng)，這是IBM去年剛剛打造的一部超級計算機，安裝在德國的某個地方，具體地名筆者還沒看懂！這套系統(tǒng)擁有62536個處理器，浮點處理能力達167.3TFlops；
第三名是SGI公司推出的SGI Altix ICE 8200，安裝在美國新墨西哥州計算應用中心（NMCAC），擁有14336個處理器，浮點運算能力為126.9TFlops；
第四名來自惠普，這臺超級計算機被安裝在印度，擁有14240個處理器，浮點處理能力為117.9Tflops；
第五名也是來自惠普，安裝地點在瑞典，擁有13728個處理器，浮點處理能力為102.8TFlops；
第六名的Red Storm Cray XT3來自Sandia/Cray，擁有26569個處理器，浮點處理能力為102.2TFlops；
第七名Cray的一套系統(tǒng)，安裝在美國，擁有23016個處理器，浮點處理能力為101.7TFlops；
第八名又是來自IBM的產品，系統(tǒng)安裝在美國華盛頓，擁有40960個處理器，浮點能力最高可達91.3TFlops；
第九名是Cray的一套系統(tǒng)，擁有19320個處理器，浮點處理能力為85.4TFlops，這部超級計算機在美國；
第十名是又是IBM 藍色基因系列的一套產品，擁有36864顆處理器，浮點運算能力達82.2TFlops。
實際上，在超級計算機市場上，行業(yè)巨頭的競爭也同樣非常激烈，每一年這個表格都有很大的變化，這里給大家提供一個去年上半年統(tǒng)計的全球超級計算機TOP10，與上圖對比你就大概知道競爭有多激烈了（如下表）：
另外，本月17日——20日德國正在舉行ISC08大會，也就是說這幾天正在舉辦，應該會公布最新的統(tǒng)計列表，如果有消息的話，筆者將會在第一時間為大家報道。
