要說起超級計算機，多數人想到的都是日本的富岳、美國的Summit和中國的神威·太湖之光，卻很少想到歐洲市場。事實上TOP500中來自歐洲的超算系統也有113個，但能排進前十的只有兩個，德國的JUWELS和意大利的HPC5，還分別名列第8和第9。

歐盟也意識到自己在HPC應用上已經開始落后，在未來的百萬兆級計算（Exascale）和量子運算中很可能會繼續被拉開差距，靠單一成員國的資源很難打造頂級的HPC和超算系統。于是歐盟展開了多項計劃，并加大了合力投資。

比如著名的地平線2020計劃，如今該計劃已經被替換成了新的7年科研資助計劃，歐洲地平線，從2021年持續至2027年。這一新計劃的總預算金額達到了955億歐元，比地平線2020的770歐元高出了一大截。不少HPC項目也從兩個計劃中受益。2018年歐洲高性能計算技術研發聯盟（EuroHPC JU）成立，并拿到了10億歐元預算，其中一半來自歐盟，一半來自成員國，額外還有私人合作伙伴提供的4億歐元。

EuroHPC JU的目標是支持歐洲的科研和創新活動，打造歐洲的超算生態，購買或部署至少兩臺排名前5的超算。根據歐洲HPC技術平臺的統計，去年歐盟一共有50個HPC項目在進行中，另有30個完成的項目。而到了今年，正在進行的HPC項目已經增加至68個，另有38個項目已經完成。筆者選取了其中最有看點的三個項目，以此來看看歐洲的HPC在軟硬件上的發展。

EuroExa——Arm+AMD+FPGA組成的Exascale超算平臺

EuroExa是一個由地平線2020計劃投資的項目，由16個組織機構合作設計，其中也包括了英國Arm、巴薩羅那超算中心和比利時微電子研究中心IMEC這樣的HPC巨頭。該項目在成立后的52月內，累計收到了2億歐元的投資，用于HPC軟件、硬件、網絡、存儲和液體散熱等方面的研究。

EuroExa單個計算單元子板 / EuroExa

該項目的最終目標是打造歐洲未來的ExaScale超算系統，其算力最高可達400 PetaFLOPS，峰值系統功率達到30MW。從目前的排名來看，這套系統一旦建成后僅次于442 PetaFLOPS的日本富岳。同時該系統還兼顧高能效，EuroExa聲稱在未來半導體技術和架構的迭代下，可以做到250PetaFLOPS/MW的能效。同時，他們想用這套緊致的系統證明一臺ExaScale可以做到30個集裝箱以下的大小，而邊到邊的長度也不會超過40米。

EuroExa將利用Arm Cortex和AMD的EPYC技術打造其處理器系統，并采用PetaFLOP級別算力的FPGA作為加速器，預計在2022年到2023年打造第一臺ExaScale級別的EuroExa系統。

eProcessor——開源的RISC-V HPC

eProcessor項目是基于RISC-V開源架構，打造一個開源的亂序處理器，做到可擴展、節能和大規模，非常適合HPC和HPDA應用。該技術將利用高性能計算和數據分析加速器與低功耗的64位亂序RISC-V處理器結合，支持多處理器超大型運算系統。

eProcessor架構 / eProcessor
該項目為期三年，由巴塞羅那超算中心牽頭，法國設計公司Cortus負責核心設計，并已經獲得了800萬歐元的資金投入。根據Cortus的說法，RISC-V處理器能在每周期指令書上輕松超過Intel/AMD采用的x86傳統架構，通過緩存層次結構上相結合的原子內存操作優化，大幅提高多線程應用的性能，適合大型HPC系統上的各種數據驅動應用，比如深度學習和生物信息學等。

該項目從今年4月才正式開展，未來還會和合作伙伴已有的項目合作，比如EuroExa，從而進一步擴展他們的功能并提高技術成熟度。之所以選取RISC-V的原因，也是為了打造一個開放的軟硬件生態系統，能夠保證技術的獨立性。

Deep-SEA——解決異構超算的挑戰

Deep-SEA項目是Deep-EST項目的下一階段，后者已經在今年3月成功完成，并建立了一個模組化的超算架構MSA。在MSA架構中，標準CPU、GPU加速器等不同的組件組成一個復雜的異構系統。每項技術都用于特定的負載，充分利用MSA的應用可以達到更高的能耗/功率比。

模組化超算架構MSA / Deep

然而系統和節點等級上的復雜系統很難做到出色的資源分配，并行化在傳統的HPC環境中更是顯得微不足道。因此異構資源的復雜性使得用戶和應用開發者開始力不從心，他們必須要理解底層硬件才能決定運行哪段組件代碼。而且他們在采用新的加速器或是完全不同的HPC平臺時，必須得把代碼移植過來，更不用說對各種HPC系統的優化了。

Deep-SEA正是為了解決這些問題而誕生的，它的目的是為了做到更好的管理和編程計算與存儲異構資源，為模組化的超算實現更簡單的編程。為了給更多的HPC系統提供支持，并擴展到未來ExaScale級之后的系統，Deep-SEA使用了聯合設計的方法，采用了7大領域的應用來驗證其選擇的方法，包括天氣預測、地震成像和分子力學等等。Deep-SEA同時與巴塞羅那超算中心和德國萊布尼茨超算中心展開研發，還與著名超算制造商源訊達成了合作。

結語

從上面的三個項目來看，在HPC和超算上，模組化和異構已經成了大趨勢。目前HPC的應用除了傳統的氣候預測、生物醫學和材料學研究外，也多出了不少大數據技術、自動駕駛等新興技術。一味地去拼算力其實更像是一個拼芯片數和拼財力的過程，收獲優秀的HPC架構和完整的HPC生態才是這些項目的最終目的。