能耗让HPC很无奈

北京市气象部门担负着2008年奥运会期间主要的气象数值预报服务。一流的奥运会需要一流的气象服务，奥运气象服务是举办有特色、高水平奥运会的重要保障。由于全球 气候变化的影响，与往届奥运会相比，北京奥运会期间天气更加复杂，而赛时、赛场和城市安全运行对气象保障要求更高。因此，北京奥运气象服务面临十分严峻的挑战。而北京市气象部门是向奥组委立下“军令状”的，保证要为2008年奥运会提供精细化的气象预报服务。

具体精细到什么样的程度，刘旭林解释，就是要实现以一平方公里为单位的实时数值天气预报。刘旭林告诉记者，“为此，北京市气象信息中心专门花费4000万元添置了一套IBM的HPC系统，计算能力达到9.8万亿次/秒，能够为奥运会期间的气象预测提供有力的数据支持。该系统将提高北京市区的精细化天气预报业务水平，完全满足奥运会要求的场馆周边天气变化数值的预报要求。”

说到能为2008年奥运会提供高质量的精细化气象服务，刘旭林充满了自信和骄傲，但是说起整个HPC系统的能耗，一下子他又平添了些许无奈。“我向领导汇报，信息中心的HPC的电费要将近300万元，领导一听当时就急了。根本就没有这笔预算，一年要300万元上哪儿去找？然后赶紧打报告，组织各方讨论，协调解决。”刘旭林说。

高性能计算起源于科学计算，我国的高性能计算事业就是伴随着“两弹一星”工程成长起来的。在HPC发展早期，由于主要以科学计算为主要应用领域，解决面向科学的重大挑战性问题，所以人们把注意力更多地集中在了它的计算能力上。

如今，HPC在我国已经广泛应用于地质勘探、气象预报、航空航天、环境问题、材料科学、生物科学等方面。而目前关系到企业应用的商业计算正在不断增加，上海超级计算中心副主任袁俊曾向记者表示，“上海超级计算中心的HPC投入应用后，为上海市的气象、环保、船舶、汽车、飞机制造、建筑、钢铁、石油、机电、生物医药、基因研究等各行各业提供了有力的高性能计算服务，为上海市带来了巨大的社会效益和经济效益。”

正是在上海超级计算中心这样的单位的带动下，越来越多的高性能计算中心如雨后春笋般涌现出来。据上海大学计算机学院徐炜民老师介绍，光在上海高校系统，上海大学、复旦大学、上海交通大学、华东理工大学、华东师范大学、上海电力学院等院校就都已经或者正在建设各自的高性能计算中心。

目前，上海大学拥有一套含197个CPU节点的高性能计算机，作为校内主管高性能计算教学和科研的负责人，徐炜民曾经抱怨，HPC的教学和科研并没有得到校内各方的有力支持。但是学校领导对此却振振有词：“还不支持？每年60多万元的电费都交了，这还不叫支持？”对于一个普通高校的计算机学院而言，每年60万元的电费已经不是个小数字了。但是如果和北京市气象信息中心相比，上海大学的抱怨也只能算是“小巫见大巫”。

赖能和是中国石油集团研究院数据处理中心的总工程师。据赖能和介绍，他所在的东方地球物理公司（BGP）主要以地球物理勘探业务为主，国内业务分布在12个省区15个油田，国际业务分布在全球27个国家。BGP在全球地球物理公司排名第四位，陆上地震勘探排全球第一位。

据赖能和透露，BGP之所以具有如此强大的勘探能力，HPC在其中发挥了重要的作用。目前，BGP的HPC具有的CPU数量已经从2001年的134个增加到了12270个，其中10722个用于地震处理，1264个用于地震软件研发，156个用于地震采集，计算能力已经达到了100万亿次浮点计算。2008年之前，BGP的HPC所含的CPU至少要达到1.5万个，运算能力突破100万亿次/秒；到2010年，预计CPU总数将达到2万～2.5万个，处理能力要达到160万亿次/秒～180万亿次/秒。

“CPU和计算能力的增加，直接给BGP带来的就是能耗增加。”赖能和给记者算了一笔账：如果增加10000个CPU，考虑到空间、照明、人员等环境因素和制冷设备冗余，光是大功率的专业空调就需要新增22台。目前，10240个CPU所耗的电费每年大约为970万元，每天将近2.6万元。如果将来增加到2万～2.5万个CPU，加上机房制冷空调、UPS等设备的能耗，那时的电费真可谓是一个“天文数字”。