英特尔谢晓清：软件优先，oneAPI驱动高性能异构计算

在第三届中国超级算力大会（ChinaSC 2021）上，英特尔软件和先进技术事业部副总裁兼中国区总经理谢晓清发表主题演讲，深入探讨万物智能时代的机遇和挑战，介绍了英特尔在高性能计算领域的“硬核”实力。同时，英特尔宣布与中国科学院计算技术研究所结成战略合作伙伴关系，共同建立在中国的首个oneAPI卓越中心，促进oneAPI在中国生态的发展。以下为演讲全文：

英特尔软件和先进技术事业部副总裁兼中国区总经理谢晓清发表演讲

我非常荣幸参加本届中国超级算力大会。在此，我们围绕超算领域共同交流合作、探索研究，让英特尔与中国的高性能计算共同发展壮大。去年以来，在持续地疫情防控中，高性能计算发挥着不可或缺的作用。高性能计算作为基础的计算力，帮助我们迈向一个更健康、更安全、更包容、更有活力、更可持续的未来。

英特尔是一家芯片公司，更是一家平台公司。我们与客户合作，在各个领域提供优化的解决方案。在高性能计算领域，从工程制造、天气预报，到新药研发、地质勘探，都离不开英特尔的最新计算技术。

“万物智能化”时代，数据正呈指数级爆发增长。随着高性能计算和人工智能的融合，以及通过云计算实现的高性能计算普及化，为高性能计算系统带来了更多用户和用例。更多数据、更多用户和不同用例的组合意味着对计算性能的要求比以往任何时候都更加多样化。

首先，英特尔的高性能计算方案采用全系统方法来满足客户需求。 英特尔提供从通用计算到专用加速，具备独特持久内存和分布式存储、高速互连及创新安全等功能的全面产品组合，通过使这些功能无缝协同工作，英特尔可为高性能计算提高整体系统性能。

一直以来，英特尔在至强^®处理器系列中添加高性能计算的特有功能。但英特尔想要成为高性能计算的领先者，需要转向专注于高性能计算的架构，也就是XPU架构。XPU架构将会是英特尔异构计算的基础，包含CPU、GPGPU、FPGA以及其他加速器。

同时，软件也承担着重要的角色。对于高性能计算软件而言，异构的开发能力非常关键。异构计算通常需要开发者维护独立的代码库，使用不同的编程语言、函数库和工具链。这是一项极其复杂的工作，会大大降低开发效率、抑制创新。

而英特尔推出的oneAPI可以在异构计算时代，针对应用，一次开发，处处运行。oneAPI本质上是高性能计算产品线和应用之间的中间层，简化软件复杂性，并支持跨平台代码复用。

在深入介绍oneAPI软件之前， 我们先来了解一下Sapphire Rapids，它将是英特尔下一代高性能计算系统的核心。

Sapphire Rapids是英特尔的下一代处理器架构，将为数据中心的各种工作负载提供出色的性能。Sapphire Rapids的全新微架构，其IPC显著改进；同时内置AI加速功能，以提高数据的并行处理能力。Sapphire Rapids采用全新模块化SoC架构，多个小芯片设计，提供高度的可扩展性和均衡的处理器能力，将为数据中心建立一个新的标准。

Sapphire Rapids的独特设计，包括基于DDR5和HBM的高容量高带宽内存；基于PCIe 5.0和CXL1.1的 I/O功能。随着高性能计算和人工智能的融合，Sapphire Rapids提供的高级矩阵扩展（AMX）能力，将显著提高深度学习、推理和训练的性能。同时，Sapphire Rapids不仅提供单个节点的强劲算力，而且具备为微服务和AI而设计的加速引擎和高度的可扩展性，为数据中心层面提供卓越性能。

英特尔最新宣布的基于X^e HPC微架构的GPU（Ponte Vecchio），是用于E级计算和人工智能的GPU。Ponte Vecchio采用灵活的向量矩阵引擎来处理高度并行的工作负载，旨在提供业界领先的双精度浮点运算吞吐量、超高缓存和内存带宽，适应大内存需求的应用程序。

Ponte Vecchio是高度模块化的设计，使用47种不同的小芯片：基于Intel 7制程的基础芯片、第三方5nm制程的计算芯片模块、以及X^e Link互联扩展等。Ponte Vecchio采用先进的封装技术集成多个IP，包括HBM，它将以OAM产品子系统的形态提供“4卡配置”，具有高性能计算系统所需的纵向和横向扩展能力。

如今，高性能计算是异构计算的舞台。而异构计算的编程模型通常需要不同的硬件有独立的函数库和工具链，造成硬件壁垒，软件的维护成本极高。除此之外，企业内部也非常缺乏对各种硬件都熟悉的底层技术人才。他们的需求是：要一个抽象层，使得应用程序只关注逻辑，而把硬件相关的实现细节屏蔽在中间层以下。因此，在高性能计算领域，专家的共识是需要有一个为异构计算而设计的软件编程模型。而且，需要有开放的规范、高度的可扩展性，以及广泛的业界接受度。

为了满足此需求，Raja Koduri加入英特尔时的首要举措是构建一个开放的跨平台标准接口，旨在让开发人员能够对CPU、GPU、FPGA和其他加速器进行编程，以消除每个架构所需的单独代码库和工具，英特尔称之为oneAPI。

oneAPI提供一个统一的编程框架和编程模型，以简化异构平台的编程复杂度。oneAPI主要由两部分组成：一部分是oneAPI行业计划，另外一部分是英特尔oneAPI的产品实现，其中绝大多数oneAPI的产品都已实现开源。oneAPI是开放的标准，它非常鼓励和期待社区和产业的加入，共同制定规范，最终实现在不同架构和不同产商之间的代码复用，最大限度地保护软件厂商的软件投资。

总之，我们的战略是将英特尔在CPU领域打造的软件生态复用到异构计算所需要的软件生态中来，为英特尔的XPU战略打下坚实的软件基础。

oneAPI的行业计划提供了一个开放的、基于业界标准的统一软件接口。去年九月，英特尔发布了第一个版本的业界规范，其中包括一个统一的硬件抽象层，DPC++编程语言，以及丰富的底层库函数，包括数学运算、数据分析以及视频处理等。oneAPI使得开发者从私有的编程语言和编程模型的锁定中得以解放，同时支持最领先的硬件架构、丰富的库函数，使得针对框架层、应用层和服务层的开发变得更加高效。oneAPI的编程语言和库函数跟生态系统中的其它常用语言，如Python、C++和Fortran可实现无缝协同。

自去年英特尔发布了首个版本的oneAPI产品以来，最新的oneAPI产品针对英特尔的CPU、GPU、FPGA进行了深入优化，并包含众多针对不同场景的套件，以达到高效、高性能以及跨平台的编程。值得强调的是，针对高性能计算的HPC套件，oneAPI提供可扩展的快速Fortran、OpenMP和MPI组件。在近期举办的英特尔On技术创新峰会上，英特尔宣布oneAPI 2022工具包将于今年12月份正式发布，该工具包拥有900项新功能。

oneAPI在全球已经获得广泛的业界支持。在中国，阿里巴巴，腾讯以及联想都表示支持和接纳oneAPI。同时，英特尔也已经跟中国多家高校展开了合作计划，其中包括清华大学，北京大学，中国科学技术大学，以及西安电子科技大学等。我相信随着oneAPI在中国跟本土生态的不断融合，一定会有更多的厂商和研究机构加入oneAPI社区。

最后，我荣幸地宣布一个最新的合作：英特尔与中国科学院计算技术研究所针对oneAPI的异构计算架构展开深入合作，共同建立中国首个oneAPI卓越中心，旨在促进oneAPI在中国的生态发展。