E级超算

概述：

　　百亿亿次超级计算机。按照由美国倡导的国际公认标准，E级超算的功耗应低于20MW。按照这一功耗目标要求，未来的E级超级计算机的能效比要达到50 GFlops/W。

面临的挑战：

　　● 挑战一：访存墙问题

　　访存墙问题仍然是提升计算速度的第一大难题，处理器的处理速度和访问速度之间的不匹配，处理器单个引脚的信号传输速度和引脚受限。多核处理器的出现只是提高了计算速度，不但没有缓解访问问题，反而使其变得更加严重。

　　● 挑战二：通信墙问题

　　随着超级计算的规模不断增加，互联网络对计算性能的影响越来越大，E级计算对互联网络提出了更高的要求，互联网络已成为制约超级计算机发展的核心因素之一。

　　● 挑战三：可靠性问题

　　可靠性：当系统性能由P级向E级扩展时，保存全局检查点的时候可能达到甚至超过系统的MTBF！

　　● 挑战四：能耗墙问题

　　能耗墙：ITRS估计高性能CPU的功耗将达到120～200W。世界排名第一Blue Gence的能耗达到7.8MW，如此发展下去E级系统功耗将达3.5GW，超过三峡水电站2008年平均供电能力的三分之一。

　　● 挑战五：并行计算的可扩展性

　　上述四堵墙，严重制约并行计算的可扩展性，并行计算机课扩展性度量模型指导着计算机的发展。解决计算机的并行可扩展性的难点在于要素的量纲不统一，事件离散，应用千变万化，系统、技术的千差万别。

　　要素的量纲不统一，归约到时间量纲，通过“容错开销”的度量，将可靠性问题的描述统一至时间量纲，进而将可靠性引入加速比公式，对可靠性墙进行量化研究。现有容错方法都会引起可靠性墙，必须研究故障影响系统的规律，探索新的方法。

　　通用处理器+专用处理器是异构体系结构的一种解决方案。给予流处理的异构并行体系结构，大规模科学工程应用的可流化理论，大规模科学工程应用的高效流化方法。在可流化路理论和高效流化方法的基础上提出了CPU和流处理器相结合的异构融合并行体系结构。

应用：

　　具有重大计算的需求，如全球气候变化模拟、天体物理大数据的处理、模拟宇宙的演化、新型材料验证及无库存核武器仿真等。