作者：Skyangeles

　　由于無法在處理器基本性能的提升上獲得突破，業內處理器廠商近年來都將發展方向轉為開發多核心產品。但美國Sandia國家實驗室日前對未來更多核心處理器的應用效果進行了模擬試驗，結果發現由于內存帶寬和存儲機制的限制，16核、32核甚至64核處理器對于超級計算機來說，不僅不能帶來性能提升，甚至可能導致效率的大幅度下降。

　　以往，超級計算機的應用方向主要是模擬物理系統，諸如模擬地球大氣層，模擬氫彈核裂變反應等等。這些系統本身就可以劃分為多個區塊分別計算，直接對應給多個處理器或處理器多核心，避免數據的頻繁遷移來提高效率。而近年來，超級計算機在情報處理上的應用越來越頻繁。諸如分析自然災害中的交通網絡狀況，從電話錄音中搜索恐怖分子暗語等等。這類情報應用往往需要大量檢索數據庫信息，超多核心處理器在這種應用中就不那麼在行了。

　　Sandia實驗室主要為美國國家安全部門服務，因此尤其關注情報應用。根據他們的模擬，8核心之後再往處理器內塞入更多的核心，並不能帶來性能提升，在情報處理應用中反而會出現性能下滑。“16核的表現就和雙核差不多”。他們近一年來和業內處理器廠商、超級計算機廠商以及超級計算機用戶進行了大量討論。得出的結論是，如果不對計算機架構作出修改，未來當出現16核32核處理器時，為超級計算機編程的程序員或許只好屏蔽部分核心，或是將這些處理器用于非重點運算應用。

　　問題的關鍵在于存儲帶寬上。盡管處理器內的核心在不斷增加，但CPU同外界的通道帶寬卻沒有同步增長。對于超多核心處理器來說，用數據把它們喂飽成了一個難題。當一個處理器核心需求某段數據時，它們可能還存儲在20米外機架上的某台機器內存中，需要通過多層光纖路由才能獲得，長時間等待數據就浪費了大量處理器性能。

　　為解決這一問題，美國能源部今年組織Sandia國家實驗室和橡樹嶺國家實驗室的專家，組成先進架構和算法研究所，探討未來5到10年內超級計算機對處理器的需求，以期調整行業導向。根據他們的模擬，在處理器芯片上堆疊存儲芯片，以大幅提高存儲帶寬，或許是一種解決方案，至少不會使多核心處理器性能下滑。

　　紅色為目前架構的多核心性能 黃色為堆疊內存處理器性能