推动高性能计算（(HPC)_未来发展的趋势）

2021年，我们见证了新冠肺炎疫情如何实时影响高性能计算(HPC)和数据中心行业。虽然每个人都学会了掌握远程工作和学习的艺术，但对更多计算能力和更少延迟的需求推动了HPC市场的增长轨迹，甚至超过了专家2020年初预测。

随着尘埃落定，我们都习惯了新常态，我们已经习惯了新的工作、学习和社交方式。这种全面的灵活性和先进的数据处理和数据共享方法将持续到明年，使每个人工作效率更高，信息更易获取，协作更加顺畅。因此，我们将继续看到HPC市场继续发展和扩大，越来越多的行业需要更多互联的硅架构和高速网络。

以下是我们对HPC今年将进入的新市场的主要预测，安全性的日益重要性以及支持HPC应用的不断发展的体系结构。

去年，我们看到HPC被用于制造对抗新冠肺炎的疫苗。我们将继续看到它在医学研究和监控中的应用，但HPC也将在2022年扩展到更新的市场。

斯科特杜兰特：我们看到美国和世界上灾难性气候事件的数量正在增加。能够预测这些事件以保护人们免受其害变得越来越重要。这是一个将在未来一年成为HPC焦点的应用。此外，受云中HPC可用性的推动，我们将看到面向消费者的应用程序更多地使用HPC。历史上，高性能数据中心一直是孤立的，只有研究机构、政府和预算非常大的公司才能使用。我们将开始看到虚拟世界的发展或最近所谓的元宇宙，既可用于娱乐，如游戏(增强现实和虚拟现实)，也可用于模拟，如数字双胞胎。

Ruben Molina:你可以证明，过去被认为是HPC的东西，每隔几年就会成为主流。我预测，处于边缘的高性能计算将成为常规而非例外。工业部门将在机器人、视觉系统以及预防性维护和监控应用中使用HPC，例如装配线3354上的计划或预测故障。基本上，所有需要计算能力的工业领域都是为了减少停机时间而使用设备的地方。

Susheel Tadikonda:HPC市场正在随着新类型的工作而扩展，在传统的模拟和建模中添加了人工智能(AI)和数据分析。新冠肺炎的崛起强调了对云中灵活且可扩展的HPC解决方案的需求。再加上各个垂直行业(生命科学、汽车、金融、游戏、制造、航空航天等)的需求越来越大。)对于更快的数据处理和更高的准确性，这将是未来推动HPC采用增长的主要因素。人工智能、边缘计算、5G和Wi-Fi 6等技术将拓宽HPC的能力，催生新的芯片/系统架构，为各个领域提供高处理和分析能力。

提高HPC安全性对于新设计至关重要。

明年要处理的数据量会呈指数级增长，这些数据的价值和敏感度也会提高。在设计HPC组件时，确保安全是一个必不可少的组件(而不是事后的想法)，这将是工程师今年以及未来每年都将面临的最大设计挑战之一。

Susheel Tadikonda :HPC系统包含高度定制的硬件和软件堆栈，针对性能优化、电源效率和互操作性进行了调整。使用您自己的使用模式和独特的组件/属性来设计和保护此类系统，使其不同于其他类型的通用计算系统。安全威胁不仅限于网络/存储数据泄漏，还包括旁路攻击，例如从电源状态、辐射和处理器延迟推断数据模式。我们将看到更多围绕内存和存储技术、智能互联、支持芯片的安全性和云安全的创新，以有效管理海量数据。验证/确认将代表安全性最关键的部分之一，涵盖架构、设计，

Scott Durrant:保护信息、保护数据的机密性和完整性以及提供数据访问控制的重要性已经显著增加。在过去的一年里，我们看到了勒索软件和其他网络攻击可能导致的各种问题。随着基础设施中数据价值的增加，攻击的数量也会增加，因此从硬件到堆栈的各个级别提供安全性来保护这些信息将变得越来越重要。"

Scott Knowlton:零信任框架也会被更多人采用。这意味着进入并想要访问数据的人需要验证他们的身份，并证明他们有权访问这些数据。我们预计这一数字将在明年左右进一步增加。其实我们已经看到了一些必要硬件的基础。此外，我们将在基础设施的每个元素中看到嵌入的信任根源。它使它们能够相互认证，并确保在与另一个设备共享数据之前，该设备有权使用和处理数据。"

鲁本莫利纳：许多市场越数字化，安全风险的机会就越多。随着增加的高性能计算离数据中心越来越远，软件补丁无法完全缓解的攻击会越来越多。这将给设计团队带来很大的压力，他们渴望推出硬件来解决这些问题，这将导致硬件设计周期更快。提高设计师的生产力以跟上上市时间的需求将成为关键需求。

体系结构和异构系统的爆炸式增长

随着数据量的增加，it 需要考虑的不仅仅是安全性。有必要增加存储基础设施和计算能力来处理这些数据。包括3DIC和芯片间连接在内的新架构是满足最新要求所必需的。

Susheel Tadikonda :HPC架构正在经历一场翻天覆地的变革。这种变化的驱动因素是不断发展的(AI)工作负载、灵活计算(CPU、GPU、FPGA、DPU等。)，成本，内存和IO吞吐量。微体系结构的进步包括更快的互连、更高的计算密度、可扩展的存储、更高的基础设施效率、生态友好、空间管理和更高的安全性。从系统的角度来看，下一代HPC架构将会看到分解架构(将内存与处理器和加速器分离)和异构系统的爆发式增长，其中不同的专用处理架构(FPGA、GPU、CPU等。)集成在单个节点中，以允许在细粒度模块之间灵活切换。实现这个集成系统的一个关键方法是使用小芯片。如此复杂的系统带来了巨大的验证挑战，尤其是IP/节点级验证、动态软硬件布局、基于工作负载的性能和功耗等。有必要推广新的硬件-软件核查方法。

Scott Durrant:今天系统管理员面临的挑战之一是移动数据需要大量的能量和时间(这两者都是有限的)。我们将在2022年看到一个加速的趋势，即处理向更近的地方移动的数据，以减少移动的数据量。其次是需要继续扩大资源。我认为我们将在未来一年看到真正进展的机制之一是使用先进的封装和芯片到芯片的接口来支持更高性能的设备，即通过使用多个设备来扩展设备中的处理能力。

Ruben Molina:除了通过将数据移近处理元件来减少延迟，多芯片集成还允许通过将多个芯片组合在一个封装中来扩展计算能力，而无需使用尖端技术的成本。为了实现这一目标，设计人员需要能够对封装中的多个芯片进行布局、布线和时序及功耗分析。另一种扩展计算能力的方法是为特定任务定制计算架构。该公司已经开始为网络处理器和图形应用程序做这件事，但它需要大量的早期架构探索才能在RTL正确使用它，并在设计周期的早期将大量精力投入到可以实现这些权衡的工具中。

斯科特诺尔顿：我们也看到了架构的分解。像3DIC这样的架构正在成为设计人员将不同的芯片和封装放在一起处理特定计算路径的关键。因此，现在他们可以使用3DIC和芯片到芯片连接来设计封装，然后将它们从特定的组件外推至我们看到存储系统分解的机器。这为我们提供了独特的机会，让不同类型的设计和架构来处理特定的工作流任务。回顾黄浩宇

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