Xeon Phi前路如何，探秘TACC的Stampede计算机

Intel的XeonPhi前两天在SC12会议上正式发布了，商品化的产品主要是60核心的5110P和57核心（预测)的3100系列，前者将在明年1月份出货，后者还要等到明年年中。

其实在这两款产品之前，Intel的XeonPhi产品中就已有SE10P和SE10X两款，而且这两款产品目前已经用在了TACC德克萨斯高级计算中的Stampede超级计算机上，因为它们还是测试样品，所以Intel给出的价格极具诱惑力，每块只有400美元，当然实际产品售价在2000美元以上。

Anandtech网站又对TACC所用的XeonPhi做了一番解析，来了解一下XeonPhi到底有什么秘密吧。

XeonPhi品牌其实早在6月份就宣布过了，不过直到现在才有详细的信息。从核心图上看，它的MIC内核总计有50亿个晶体管，甚至比安腾9500系列还多，幸好有了22nm3D晶体管，不然制造这样大规模的芯片可不容易。

每个核心最多有62个内核，512位SIMD阵列，每个核心都是一个X86架构的顺序指令体系的微内核，来源于原始的Pentium，看起来跟Atom有些相似。

虽然是顺序指令体系，不过每个内核可以执行4个同步线程，而Nehalem之后的Intel处理器大都也支持SMT多线程，不过他们支持多线程只是为了更好地利用执行资源。

在XeonPhi中，4线程更可能是一种隐藏（hide）内存延迟的方法，最好的情况下并行处理也只有2条线程而已。

每个内核都是一个64位X86核心，不过只有2%的逻辑电路（包括L2缓存在内）是用于X86的，XeonPhi的SIMD不支持MMX、SSE及AVX指令，它有自己的矢量格式。

所有内核都是通过一个双向环形总线连接的，类似于Intel在XeonE7及SNB-EP处理器中用过的那样。

XeonPhi有8条内存通道，位宽512-bit，支持8GBGDDR5内存，并整合了PCI-E控制器。

XeonPhi卡规格

XeonPhi使用PCI-E接口，看起来像是一块显卡，不过该架构最早就是面向GPU应用的，所以以显卡的形式出现也没什么意外的。而且跟其他加速卡一样，XeonPhi也没有显示输出接口，它纯粹就是一个计算卡。

XeonPhi运行的是开源的、经过修改的Linux系统，每个XeonPhi卡都有自己的IP地址，但是它不能独立运行，还需要搭配CPU使用，也就是说正常版的Xeon依然是作为主处理器，XeonPhi的作用跟AMD/NVIDIA的GPU加速卡类似，不能独立使用。

下面是Intel的XeonPhi卡的规格。

TACC的Stampede超级计算机使用的XeonPhi是特定的版本，有61个内核，频率也略微提高到1.1GHz。正常商用的的5110P是60个内核，频率也低了50MHz，实际频率为1.053GHz，同样搭配8GBGDDR5ECC内存。5110P名称中的P后缀意味着它是被动散热的，主要依赖主机的散热系统。

另外，5110P2699美元的价格不算便宜，不过相比NVIDIATeslaK20的3199美元报价还算适当，其主要优势在于超高的带宽，51bit内存位宽、5GHz频率下总带宽达到320GB/s，高于K20及K20X。

明年年中才会发布的3110系列售价低于2000美元，搭配6GBGDDR5内存，5GHz频率，位宽也缩减到384bit，不过核心频率可能会略有提高，可提供超过1TFLOPS的双精度浮点性能。

另外，XeonPhi的PCI-E虽然是2.0标准，但是频率为7GHz，要高于PCI-E2.0正常的5GHz，因为Intel发现升级到PCI-E3.0标准会导致代价过高，所以才有这个折衷方案。

TACC中心的Stampede计算机

位于TACC中心的Stampede计算机是世界上第一款使用XeonPhi架构的超级计算机，它由6400个戴尔PowerEdgeC8220X及C8220服务器机柜组成，每个服务器包含2个8核XeonE5处理器，32GB内存以及一块XeonPhi加速卡。

每间房子里有并排放置的2个C80004U机柜，每个机柜内有8个PowerEdge服务器。

这些服务器通过FDR无限连接技术连接成为一个超级计算机。

先期组建的XeonE5部分可以通过2PteaFlips（千万亿次）的能力，使用XeonPhi之后还可以提供额外的8PetaFlops计算能力。

不过XeonPhi还不能完全取代GPU，因为它没有纹理单元，所以这台计算机的远程虚拟化功能是由128个NVIDIATeslaK20加速卡完成的。

Stampede的其他部分还有272TB容量的内存，14PB的存储容量。整个计算机及冷却系统总计需要600万瓦的电力供应。

XeonPhi的编程特性

XeonPhi的一大吸引力就是它可以直接运行为Xeon编写的多线程代码。为了更好地发挥XeonPhi的性能，开发者可以使用IntelC或者Fortan的编译器来运行代码。这样一来，Intel宣称在XeonPhi上运行典型的应用性能都可以提高2-2.5倍，部分应用提升幅度还会更多。

不过XeonPhi也不是没有问题，相比较而言，目前廉价的四核解决方案更有效率。在IntelE5架构之前，AMD凭借廉价的四核处理器在HPC市场已经获得不小的成功。对比这样的廉价四核解决方案与Intel主推的CPU+XeonPhi方案的每瓦性能、每美元性能就会很有趣了。

重点是XeonPhi编程花费的时间要比NVIDIA的TeslaK20要少得多，虽然后者的CUDA环境已经日趋成熟，不过还是能听到不少厂商抱怨CUDA下的debug太麻烦。而对Intel来说，良好的编译器支持、通用的高性能软件是XeonPhi的一大优势。

总之，XeonPhi更具弹性，因为它本质上还是一个通用的Xeon内核，而GPU加速方案主要用于极限的并行环境，因为后者通常都有数百个流处理器。

目前还不能对XeonPhi作出最终判断，因为Anandtech目前还没有拿到实卡测试，他们对XeonPhi的第一印象就是它可以做为一个低成本、易使用的HPC解决方案。