據(jù)統(tǒng)計(jì)，2006年我國(guó)規(guī)模以上電子信息產(chǎn)品制造業(yè)綜合能源消耗量為1357萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤，萬(wàn)元增加值能耗為國(guó)民經(jīng)濟(jì)平均水平的1/7，為工業(yè)平均水平的1/15。但是，對(duì)于一些大型數(shù)據(jù)中心、大型運(yùn)算中心而言，由于服務(wù)器、高性能計(jì)算機(jī)都是集中、批量地部署，其節(jié)能減排工作已經(jīng)刻不容緩。
高性能計(jì)算機(jī)已成“電老虎”
近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)硬件成本大幅降低，加上Linux集群優(yōu)勢(shì)突出，用戶部署的高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)規(guī)模越來(lái)越大，節(jié)能降耗也因此成為廠商和用戶不容忽視的一大課題。2004年落戶上海超算中心的10萬(wàn)億次曙光4000A目前仍是國(guó)產(chǎn)最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)。高標(biāo)委主任、曙光總裁歷軍說(shuō)：“這臺(tái)機(jī)器每年光電費(fèi)就要400多萬(wàn)元，平均每天就是一萬(wàn)多元。2008年我們還會(huì)推出每秒運(yùn)行100萬(wàn)億次的機(jī)器，如果還按照現(xiàn)在的情況，光是能源的消耗就會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于超級(jí)計(jì)算機(jī)自身的價(jià)值。因此，在下一代高性能計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)和研發(fā)過(guò)程中，必須解決好節(jié)能降耗的問(wèn)題。”
跟上海超算中心比起來(lái)，中石油東方地球物理公司（BGP）數(shù)據(jù)中心的電耗成本更是高得驚人。該公司總工程師賴能和談道，從2002年到2007年，BGP所擁有的CPU數(shù)量、總體運(yùn)算能力、總存儲(chǔ)容量分別增長(zhǎng)了40倍、7354倍和300倍，現(xiàn)在擁有1萬(wàn)多顆CPU規(guī)模的數(shù)據(jù)中心的電費(fèi)總支出每天要4.8萬(wàn)元，因此每年光電費(fèi)成本就高達(dá)1700多萬(wàn)元。高額的用電量和用電成本甚至讓一些擁有更大規(guī)模數(shù)據(jù)中心的企業(yè)如Google、騰訊開(kāi)始籌劃自建發(fā)電站。
對(duì)于服務(wù)器使用量較少的中小企業(yè)來(lái)說(shuō)，能耗問(wèn)題也同樣不容忽視。有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，現(xiàn)在一臺(tái)服務(wù)器3年內(nèi)所消耗掉的電力成本可能會(huì)超過(guò)服務(wù)器當(dāng)初的采購(gòu)成本。斯坦福大學(xué)的一項(xiàng)研究顯示，2005年美國(guó)用于服務(wù)器產(chǎn)品上的電費(fèi)高達(dá)27億美元，占了美國(guó)總電費(fèi)的1.2%，值得注意的是，其中服務(wù)器本身運(yùn)行時(shí)需要消耗的電力與制冷、散熱等輔助系統(tǒng)所需要的電力二者之間接近1：1的關(guān)系。
“中國(guó)目前有近1億臺(tái)筆記本電腦或臺(tái)式電腦，但我們的服務(wù)器保有量大約是200萬(wàn)臺(tái)，這個(gè)比例還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到發(fā)達(dá)國(guó)家的水平，比如美國(guó)每10臺(tái)PC會(huì)匹配一臺(tái)服務(wù)器，因此，我們還有很大的發(fā)展空間，預(yù)計(jì)能達(dá)到1000萬(wàn)臺(tái)服務(wù)器，計(jì)算下來(lái)，每年就會(huì)消耗掉300億千瓦時(shí)甚至更多的電能，排放幾千噸的溫室氣體。”高標(biāo)委秘書長(zhǎng)曾宇算了這樣一筆賬。
節(jié)能技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)迫在眉睫
曾宇介紹說(shuō)，從最新的全球高性能計(jì)算機(jī)TOP500排行榜可以看出，目前高性能計(jì)算機(jī)呈現(xiàn)出以下趨勢(shì)，即刀片服務(wù)器步入泛應(yīng)用期，服務(wù)器節(jié)能技術(shù)趨于成熟，以虛擬化技術(shù)為基礎(chǔ)的效用服務(wù)器浮出水面，可重構(gòu)計(jì)算顯露身手，個(gè)人HPC（高性能計(jì)算機(jī)）成為新寵兒。而節(jié)能已經(jīng)成為這些技術(shù)中不可缺少的重要因素。為了提高HPC的每瓦特性能，需要從芯片級(jí)、系統(tǒng)級(jí)和基礎(chǔ)架構(gòu)級(jí)等多個(gè)層面來(lái)研究開(kāi)發(fā)節(jié)能技術(shù)，節(jié)能已經(jīng)成為未來(lái)千萬(wàn)億次計(jì)算機(jī)研發(fā)中必須逾越的一大障礙。
“其實(shí)，在過(guò)去幾年里，技術(shù)進(jìn)步已經(jīng)為高性能計(jì)算機(jī)節(jié)能帶來(lái)了明顯的效果。但面對(duì)未來(lái)的百萬(wàn)億次和千萬(wàn)億次計(jì)算時(shí)代，要做的工作還很多。”信息產(chǎn)業(yè)部相關(guān)負(fù)責(zé)人說(shuō)。如在芯片層面，英特爾的EIST、AMD的PowerNow!、IBM的高熱傳導(dǎo)界面芯片冷卻技術(shù)以及上海瀾起科技的AMB芯片等都提供了非常出色的節(jié)能技術(shù)。上海瀾起科技董事長(zhǎng)楊崇和介紹說(shuō)，瀾起科技已成功研制出了新型的AMB芯片，和目前市場(chǎng)上的AMB相比，新型AMB可節(jié)能30%~50%。
美國(guó)電子器件工程聯(lián)合委員會(huì)存儲(chǔ)器委員會(huì)（JEDEC）主席羅丹德認(rèn)為，除了技術(shù)創(chuàng)新，還應(yīng)該制定出有效的低功耗標(biāo)準(zhǔn)。計(jì)算機(jī)已普及并影響到更多的產(chǎn)品，而數(shù)據(jù)中心又是計(jì)算機(jī)使用中增長(zhǎng)最快且用戶群最大的工具之一，制定低功耗標(biāo)準(zhǔn)已是迫在眉睫。
據(jù)悉，高標(biāo)委目前正在制定刀片服務(wù)器的一系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，而且計(jì)劃明年會(huì)針對(duì)石油、氣象等行業(yè)推出高性能計(jì)算行業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。這其中很重要的一個(gè)方面，就是推出相關(guān)的高性能計(jì)算機(jī)節(jié)能技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
