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当算力需求以指数级速度膨胀,传统计算架构的“天花板”正在加速逼近。9月17日,华为正式发布面向AI时代的全新计算架构——Peerium计算架构,试图回答一个根本性问题:如何让百万级处理器协同工作,像一台计算机一样高效运转。

这不是一次简单的产品迭代,而是对计算底层逻辑的重构。在冯·诺依曼架构统治数十年之后,AI大模型训练和推理所需的算力规模,已让传统“主从架构”和“图灵范式”力不从心。华为此次提出的Peerium架构,直接挑战这两大经典范式,其行业意义不亚于一次算力基础设施的“换轨”。

打破算力“墙”:从“堆机器”到“造一台机器”

AI算力的核心矛盾在于:单一芯片性能增长有限,而集群扩展又面临通信开销、内存一致性、编程模型复杂度等多重瓶颈。传统做法是不断增加服务器数量,但在大规模集群中,处理器之间的协同效率会随着规模扩大而急剧下降,形成“算力墙”。

华为的解法是“换架构”。Peerium计算架构基于嵌套并行、统一内存寻址和平等互联三大支柱,实现百万级处理器的强扩展能力。所谓“强扩展”,意味着处理器数量增加时,系统整体性能近乎线性提升,而不是边际递减。这背后是对“图灵范式”的突破——传统并行计算模型假设处理器通过共享内存或消息传递通信,而Peerium引入的Nested BSP(嵌套同步并行)模型,将并行任务分层组织,在保证全局同步的同时,大幅降低同步开销。

更关键的是,Peerium架构颠覆了“主从架构”。在传统集群中,通常有主节点负责调度,从节点执行任务,主节点容易成为瓶颈。Peerium通过统一内存寻址和平等互联,让每个处理器都能直接访问全局内存,无需依赖中心化调度,从而消除了单点瓶颈。

灵衢互联:一张“无限扩展”的高速总线

如果说Peerium是“灵魂”,那么灵衢(InterQ)就是支撑其运转的“血管”。灵衢被定位为一种开放协议、可无限扩展的高速总线,能够联接CPU、NPU、内存、SSD、网卡和交换机。它打破了计算、存储和网络之间的边界,实现三者平等互联。

这一设计直击AI训练中的“通信墙”。在大规模分布式训练中,GPU/NPU之间需要频繁交换梯度数据,传统网络协议(如以太网或InfiniBand)在规模和延迟上都有局限。灵衢作为总线级的互联方案,将网络通信“内化”为系统内部总线访问,大幅降低延迟和协议开销,让百万级处理器像访问本地内存一样访问远端资源。

值得注意的是,灵衢强调“开放协议”。这意味着华为有意构建一个生态,而非封闭系统。在AI计算架构竞争白热化的当下,开放互联协议有助于吸引更多硬件厂商和开发者加入,形成对抗英伟达CUDA生态的另一种路径。

Atlas 950超节点:首代产品已落地

架构的最终价值要靠产品验证。华为同步发布了Peerium计算架构的首代产品——Atlas 950超节点。据透露,25.6万卡的Atlas 950超节点集群已在部署中,基于NPO(近封装光学)的Atlas 960系统也正在测试。

25.6万卡是一个惊人的规模。作为对比,当前全球最大的AI超算集群通常以数千至数万卡为单位。华为将目标直接推至“25.6万卡”,显然是为下一代万亿参数甚至十万亿参数大模型准备的算力底座。

NPO技术值得关注。近封装光学将光模块与交换芯片封装在一起,大幅降低功耗和延迟,提升带宽密度。Atlas 960采用NPO后,系统互联性能还将进一步提升,为“百万级处理器一台计算机”的远景奠定物理基础。

从产业格局看,华为此举并非孤立。中国通信产业在AI算力基础设施领域正加速自主创新。在美国出口管制背景下,国内大模型训练对国产算力的需求极为迫切。Peerium架构和Atlas超节点若能量产落地,将为中国AI大模型提供“国产替代”的算力底座,并可能重塑全球AI计算的技术路线。

行业视角:计算架构的“换轨时刻”

计算架构每隔数十年会迎来一次范式转移。从单机到集群,从CPU到GPU/NPU,从集中式到分布式,每一次转移都伴随产业格局的重排。华为此次发布Peerium架构,选择了一个极具战略意义的时机:AI算力供需缺口持续扩大,传统架构的扩展性极限已经显现。

“让百万级处理器成为一台计算机”的愿景,本质上是对算力资源组织方式的重新定义。如果这一架构取得成功,未来数据中心将不再是一排排独立的服务器,而是一个巨型的、统一的“算力单体”。操作系统、编程框架、应用部署方式都将随之改变。

当然,挑战也不容回避。新架构需要完整的软件栈适配,包括编译器、运行时、通信库、并行框架等,目前生态尚需培育。同时,百万级处理器的可靠性和故障管理也是工程难题。但华为选择从架构层面破局,而非仅仅堆叠硬件,其长期战略意图十分清晰。

在AI算力竞赛的下半场,比拼的不仅是单点芯片性能,更是系统架构的先进性和生态凝聚力。华为Peerium架构的提出,为中国通信产业在AI计算领域争夺了定义规则的机遇。无论最终落地效果如何,“换轨”已经开始,行业需要重新思考算力的边界。