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真能模拟地球?PS3同超级计算机的那些事儿

“PS3模拟地球”这个梗后面,竟然隐藏这么多的姿势!

爱玩网百万稿费活动投稿,作者 暴雪boy_神焰,未经授权请勿转载

ps3

上月末,索尼官方正式宣布PS3主机在主产地日本停产,此举意味着一代神机的传奇终于要画上华丽休止符。

稍后本月19日,新一期全球超级计算机500强榜单公布,其中我国的“神威·太湖之光”和“天河二号”再度携手夺得前两名。

上述两则看似风马牛不相及的要闻结合在一起,不知有否让你想起了游戏圈内某则荼毒甚广的谣言——“PS3性能之强,强到能够模拟地球”

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PS3:青山不改绿水长流,咱们就此别过!

不过据有心者考证,此谣言的源头是2003年“PS之父”久多良木健在接受日本《PCWatch》专栏作家后藤弘茂访谈时说过的一段话,当时Cell处理器虽仍处于研发状态,但已经被索尼指定为PS3的处理器,而久多良木健的本意是说足够数量的Cell处理器串联在一起,就可以达到甚至超过“地球模拟器”(地球シミュレータ,NEC制的超级计算机,在当时是世界上最快的计算机之一)的性能。

故关键就出在这个地球シミュレータ上,也不知最初的翻译者日语半桶水才断章取义,还是一个该挨千刀的索黑故意歪曲事实,硬是把这段话整出了“PS3模拟地球”的意,结果阴错阳差之下“模拟地球”的梗居然随着PS3的风行传遍了神州游戏圈。

那么,PS3到底能不能“模拟地球”,或是战翻“地球模拟器?今天笔者专门就此来为你八一八这背后的趣事

真能模拟地球?PS3同超级计算机的那些事儿

Cell处理器的那些事儿

让我们先从PS3的Cell处理器说起。

那还是在2001年,也就是PS2问世1年后,索尼找到了IBM和东芝,三方协议共同开发一款高性能处理器芯片,亦即后来的Cell,而三方给Cell处理器拟定的核心用途之一就是驱动索尼的第七世代主机PS3。

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PS3搭上CELL,强强联合怕不是要上天

据悉,Cell处理器的研发周期长达四年,光研发预算就高达4亿美刀。要说Cell处理器的牛逼之处在于其的浮点运算能力异常强大,以PS3搭载的Cell处理器为例,其单精度浮点运算达到204G Flops,双精度浮点运算达到15G Flops,亦即浮点性能和今天的i7处理器差不多。

回头再来看久多良木健的豪言。“地球模拟器”的运算能力为36T Flops,亦即每秒36万亿浮点运算(注:超算主要用来做各种数值模拟,所以浮点性能是一个重要指标)。换言之,理论上大概180台PS3串联,其浮点运算能力便可匹敌地球模拟器

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为了姨夫的笑容!

到了2008年,IBM公布了Cell处理的超算专用改进版PowerXCell 8i,它被广泛用在IBM花费超过一亿美刀打造的超级计算机“走鹃”上,后者的运算性能高达1.026P Flops,也就是每秒超过一千万亿次浮点操作。作为对比,目前全球第一的超级计算机“神威·太湖之光”具备125.436P Flops峰值性能。

让我们继续说Cell处理器。正因为Cell处理器的强大性能,PS3发售前,久多良木健无比自信地将PS3形容成“终极的家庭娱乐设备”,但讽刺的是,由于Cell采用了特殊的架构,PS3成为当时游戏开发商最头疼的游戏主机平台,甚至连《GT赛车》系列的创始人山内一典都公开吐槽称“为PS3开发游戏简直是噩梦”。

更搞笑的还在后面,依照索尼事先同IBM签订的协议,IBM有权将由Cell处理器项目衍生来的技术另作其他商业用途,而就在Cell处理器的研发工作进行到关键阶段时,微软就Xbox 360的处理器开发事宜而找上了IBM,于是IBM非常“大方”地将Cell的部分成果略加修改后用在了Xbox 360所搭载的Xenon处理器上,尤为重要的是,做贼心虚的IBM还特意将此事瞒了索尼好多年。直到2009年,当年的项目工程师才通过回忆录对这一秘闻予以披露。

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千算万算,没想到PS3给“猪队友”坑了

模拟地球?并没有

小科普完了,下面就说正事。众所周知,PS3刚上市那会,其卖点除了基于Cell处理器的强大游戏性能蓝光光驱(刚问世那会PS3是市面上最廉价的蓝光播放器,没有之一),还有一大不可不提的卖点就是外装第三方Linux系统。

利用自定义安装的Linux系统,技术大拿甚至可以做到为PS3外接键鼠后当电脑用,而重点还在于,很多人之所以这么做,正是相中了Cell处理器那强劲的浮点运算能力。甚至有人声称,在PS3刚问世那会,一台PS3的浮点运算能力抵得上由30台PC组成的计算机集群,再考虑到所谓的超级计算机理论上就是无数台PC的集群合,故很快就有人打起了用PS3打造超级计算机的主意。

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强强联合的PS3和Linux

第一个公开吃螃蟹的是北卡罗莱纳州立大学计算机系的法兰克·米勒(Frank Mueller博士,他在2007年1月买了8台PS3,然后借助Linux系统组建一个PS3超算集群,还通过互联网分享了自己的成果。有必要指出,米勒博士搞这个是为了学术研究,至于“模拟地球”,不存在的事。

接着在同年夏天,麻省大学达特茅斯分校物理系教授高瑞夫·肯纳(Gaurav Khanna也打起了PS3的主意,他用16台PS3外加Fedora Linux系统打造了一个名为“重力网”(Gravity Grid)的超级计算机。

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欲用PS3打造重力网的物理系教授高瑞夫·肯纳

重力网建成后,肯纳教授主要是用来进行黑洞、引力波以及量子宇宙学方面的研究,并且特别值得一提的是,索尼得知肯纳教授的目的后,慷慨赞助了8台PS3。肯纳教授对重力网”的性能相当满意,声称其性能抵得上100台基于Xeon处理器的PC所组成的计算机集群,随即尝到甜头的肯纳教授还通过自建的网站将自己构建重力网”的经验与研究成果分享了出去。

万万没想到的是,肯纳教授的重力网”竟然引起山姆大叔的注意原来,位于美国纽约罗马的美国空军研究实验室(The Air Force Research Laboratory,AFRL)一直寻找物美价廉的超级计算机解决方案——您没有看错,美国军方虽然财大气粗,却也追求花钱实惠,而基于PS3的超级计算机系统表现出的经济性很是吸引他们。

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用1700台PS3搭建超级计算机,山姆大叔的脑洞还真是大

不过正式付诸行动前AFRL先是于2009年采购了336台PS3组建了一个运算能力为53T Flops超级计算机样机以验证可行性,而结果倒也让AFRL非常满意,故到了2009年年底,AFRL以公开招标采购的形式开出了一份总数为2200台的PS3订单(最终削减为1700台),而这笔生意最终由一家名为Fixstar的小公司赢得。

恰巧在节骨眼上,一桩大新闻发生了。

或许是担心遇到盗版问题,在2010年3月,索尼为PS3进行了3.21版固件升级,该固件移除了PS3系统中安装第三方操作系统的功能,而这也意味着用户无法再继续借安装第三方Linux来将PS3打造成超级计算机集群的终端节点。

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PS3:没想到吧!

讽刺的是,在此之前索尼官方特别申明称索尼不会停止对PS3安装第三方操作系统的支持,于是索尼食言后,部分心生不满的玩家很干脆地将索尼以“产品与广告宣传功能不符”及“索尼单方面破坏与PS3买家的销售协议”等理由告上了法庭。这官司一打就是好多年,下文将讲到,此处暂略过不提。

继续说AFRL,为了不让那一千多台还热乎的PS3就此沦为大兵哥打发时间的“高级玩具”,美国军方只能硬着头皮将PS3超级计算机项目坚持下去。2010年11月,由1760台PS3组成的超级计算机“秃鹰群”正式上线。  

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1760台PS3组成的超级计算机“秃鹰群”,就问你怕不怕!

据悉,“秃鹰群”大概花了200万美刀的成本组建(大概就是几十辆悍马的价格),其运算性能为500T FlopsAFRL方面人士透露,“秃鹰群”无论价格还是耗电量都只有同等运算力常规超级计算机的1/10,而因为前述提及的固件问题,AFRL平日里只能尽量避免让“秃鹰群”的PS3联网以免被PSN强制升级固件。不过即便如此,平日里大兵哥还是得小心呵护这些PS3,因为一旦它们有所损坏,走完售后维修流程回到大兵哥手中的PS3已经被索尼单方面“贴心”地强制升级了固件。  

且说“秃鹰群”正式上线后,AFRL主要用其来处理卫星图像、雷达以及研究AI,此外AFRL还向一些大学以及研究机构开放“秃鹰群”的部分运算力,比如前述肯纳教授所在的麻省大学达特茅斯分校因为对“秃鹰群”的问世居功至伟,有幸成为“秃鹰群”的民间受益者之一。

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秃鹰群的运算效果还是非常不错的

说到这位肯纳教授,自2007年“重力网诞生后,他一直在孜孜不倦地强化重力网”的运算力。而到了2015年,“重力网”的PS3总数已经突破了420台,其中有176台PS3是由AFRL赠送的淘汰机。依肯纳教授的说法,这些PS3总运算力等同3000台PC,至于成本仅仅才7.5万美刀(没事的时候,肯纳教授也会进入PS3的游戏模式,玩上几把《铁拳》)。

不过呢,毕竟PS3是好几年的机器了,故肯纳教授当下正在筹备基于PC架构搭配显卡来组建全新的超级计算机系统。因为如今一张价格同PS3差不多的显卡,其浮点运算能力是PS3的几十倍,此外PS3与生俱来的内存带宽限制也是一大瓶颈。

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PS3再强大,本质也只是台游戏机

索尼大法,造福世界

上面提到索尼因为停止对PS3第三方操作系统的支持而惹上了官司,这官司一直持续到2016年6月才有结果:索尼最终向玩家认怂,同意为北美地区近1000万购买了初期版PS3(即可以安装第三方Linux系统的旧版PS3)的北美玩家提供赔偿,当然前提是玩家必须证明自己当时在PS3内安装过Linux系统,或是证明自己购入PS3的原因之一就是为了安装第三方操作系统。此外,此项赔偿仅限于2006年11月到2010年4月在北美地区购买初期版PS3主机的玩家。

嗯,也不知道AFRL的那帮大兵哥能不能得到补偿XD

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索尼大法也不一定好

那么,索尼本身知不知道PS3在模拟运算的傲人潜能呢?答案是知道的,不过呢,即便是索尼官方也没有用PS3来模拟地球,而是将其用来给人类的医疗事业做贡献。

2007年3月,亦即PS3发布没多久,索尼宣布PS3加入斯坦福大学的Folding@home分布式计算工程计划,后者乃斯坦福大学于2000年10月1日发起的一个分布式计算工程(注:也就是云计算的一种,你可以将其简单理解成计算节点终端分布在互联网上的超级计算机),主要用于研究蛋白质折叠异常引发的相关疾病如老年痴呆症、帕金森以及癌症等。在2007年,吉尼斯世界记录正式将Folding@home认证为世界上最大的分布式计算项目。

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Folding@home分布式计算工程计划,一般人很难将它和一台游戏机联系在一起

在索尼官方的推动下,从PS3的1.6版本固件开始,PS3玩家可以允许PS3在闲置时执行Folding@home运算程序的任务,并且玩家还可以实时观看Folding@home程序模拟蛋白质折叠的实时影像演示。据2008年9月初的数据显示,参与的PS3游戏机已经提供了1.2P Flops的运算能力,占总数的近35%,而截至2011年,有超过100万PS3玩家贡献了其主机的运算力,实际上,直到NVIDIA和AMD的高性能GPU加入前,PS3都是Folding@home项目的运算主力。

不过可惜的是,索尼因故在2012年停止了PS3对Folding@home的支持,至此五年内PS3共为Folding@home提供了总计1亿小时的运算时间,甚至Folding@home的发起组织潘德小组认为PS3玩家都是Folding@home的最大贡献者。

最后要提一句的是,PS3能用来做超级计算机的梗甚至出现在了影视作品里:于美剧《疑犯追踪》的第五季第一集,主角一行需要一台性能足够强劲的超级计算机来释放某个对世界安危至关重要的AI,而在没有其他可用工具的前提下,主角临时将一堆废旧PS3组成了一台超级计算机,如此拯救了世界……

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美女特别提及了“十分之一”,想必编剧也听过AFRL“秃鹰群”

英特尔创始人戈登·摩尔(Gordon Moore)曾提出了著名的“摩尔定律”,其大意为当价格不变时,集成电路上可容纳的元器件的数目,约每隔18-24个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。换言之,每一美刀所能买到的电脑性能,将每隔18-24个月翻一倍以上(注:业界最新观点是摩尔定律已经于2016年失效)。

那么游戏主机界呢?其实倒也差不多,比起问世于2006年的PS3,间隔一个世代的PS4的浮点运算能力为1.84T Flops,PS4 Pro的浮点运算为4.2T Flops,号称当今最强的“天蝎”Xbox One X的浮点运算能力高达6T Flops,更加不用提PC上的“游戏卡”GTX1080显卡浮点运算能力高达惊人的9T Flops。换言之,当年美帝大兵哥耗资200万美刀组建的PS3超级计算机“秃鹰群”,理论上直接用80台Xbox Box X就能搞定,而硬件成本估计才4万美刀

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浮点性能高达6T的“插一插”

当然,上述用Xbox One X再打造一款“秃鹰群”的假设也仅仅只能是一种假设,毕竟如今的游戏主机均不再允许用户为其自定义操作系统,亦即“模拟地球”的荣耀与非议将仅限于PS3。

无论如何,我们还是要感谢索尼的模拟地球,毕竟索尼大法好,这还用说多点么!

真能模拟地球?PS3同超级计算机的那些事儿

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作者暴雪boy_神焰

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