數(shù)據(jù)中心算力評估技術(shù)規(guī)范

4數(shù)據(jù)中心算力評估技術(shù)規(guī)范本文件規(guī)定了數(shù)據(jù)中心算力分級評估的數(shù)據(jù)處理能力、數(shù)據(jù)存儲能力、數(shù)據(jù)流通能力等評分內(nèi)容以及評級要求。本文件適用于數(shù)據(jù)中心算力分級的評估。2規(guī)范性引用文件本文件沒有規(guī)范性引用文件。3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1算力算力也被稱為計算能力或計算力，是計算機設(shè)備或計算/數(shù)據(jù)中心處理信息的能力。通常用FLOPS（Floating-pointOperationsPerSecond，每秒浮點運算次數(shù)）作為計量單位，來衡量一個計算設(shè)備或系統(tǒng)處理速度和計算能力的強弱。3.2算效數(shù)據(jù)中心算效為數(shù)據(jù)中心算力與所有IT設(shè)備功耗的比值。3.3通用算力指基于CPU芯片的服務(wù)器所提供的算力水平。使用“每秒浮點運算次數(shù)”(Floating-pointoperationspersecond,FLOPS)來評估數(shù)據(jù)中心的通用算力，一般用單精度(FP32)進行度量。3.4通用數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)中心是全球協(xié)作的特定設(shè)備網(wǎng)絡(luò),用來在internet網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施上傳遞、加速、展示、計算、存儲數(shù)據(jù)信息。4縮略語下列縮略語適用于本文件。CA：算力(ComputationalAbility)CE：算效(ComputationalEffect)4CPU：中央處理器(CentralProcessingUnit)GPU：圖形處理器（GraphicsProcessingUnit）CGRA:可重構(gòu)計算處理器（ConfigurableGateArrays）5數(shù)據(jù)中心算力評估方法5.1數(shù)據(jù)中心算力評估概述在計算機領(lǐng)域算力用來描述處理器進行運算、對數(shù)據(jù)進行操作的能力，常見算力單位有FLOPS（每秒浮點運算次數(shù)）、MIPS（每秒執(zhí)行的百萬級指令數(shù)）等，在數(shù)字化時代的算力其含義更加豐富，一方面代表了人類對信息的處理能力，另一方面也代表了人類將能量轉(zhuǎn)化為信息處理能力的手段，在數(shù)字化時代算力是衡量生產(chǎn)工具對數(shù)據(jù)處理能力的統(tǒng)稱。狹義算力是以CPU、GPU、CGRA、NPU、內(nèi)存、網(wǎng)卡等為代表的各類硬件資源，廣義算力不僅包含狹義算力中的硬件資源，同時以云計算、邊緣計算、大數(shù)據(jù)、AI等形式提供算力服務(wù)，更加方便上層應(yīng)用使用，助力實現(xiàn)社會治理數(shù)字化、行業(yè)數(shù)字化，以及工作、生活方式數(shù)字化。本規(guī)范數(shù)據(jù)中心算力為數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器等資源通過對數(shù)據(jù)進行處理后實現(xiàn)結(jié)果輸出的一種能力，是衡量數(shù)據(jù)中心計算能力的一個綜合指標(biāo)，數(shù)值越大代表綜合計算能力越強。從廣義上講，數(shù)據(jù)中心算力是一個包含計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)等多個內(nèi)涵的綜合概念，是衡量數(shù)據(jù)中心計算能力的一個綜合指標(biāo)。數(shù)據(jù)中心算力的內(nèi)涵融合計算、算效、存儲、網(wǎng)絡(luò)等綜合概念，同時結(jié)合數(shù)據(jù)中心算力發(fā)展特點和重點影響因素，利用統(tǒng)計學(xué)相關(guān)方法構(gòu)建衡量算力的指標(biāo)體系，算力衡量指標(biāo)包含通用算力、智能算力、算效、網(wǎng)絡(luò)和存儲5個方面。圖1數(shù)據(jù)中心算力評估指標(biāo)體系5.2數(shù)據(jù)中心算力評估辦法5.2.1數(shù)據(jù)中心算力測算指標(biāo)數(shù)據(jù)中心算力是數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器通過對數(shù)據(jù)進行處理后實現(xiàn)結(jié)果輸出的一種能力，是包含計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)等多個內(nèi)涵的綜合概念，是衡量數(shù)據(jù)中心計算能力的一個綜合指標(biāo)。數(shù)據(jù)中心算力指標(biāo)主要包含三大核心指標(biāo)，即計算能力、存儲能力、網(wǎng)絡(luò)能力，存儲能力和網(wǎng)絡(luò)能力的度量已基本形成標(biāo)準(zhǔn)化，計算能力目前業(yè)界較為認(rèn)可的算力度量單位采用FLOPS（每秒浮點運算次數(shù)）。5.2.2通用算力服務(wù)器浮點算力可采用CPU核數(shù)×單核主頻×CPU單個周期浮點計算能力來表達(dá)，例如某型號處理器：CPU總核數(shù)為28核，2.6GHz主頻，CPU單周期浮點計算能力為32，計算的該處理器計算能力為28×2.6×（10^9）×32/（10^12）≈2.3TFLOPS。CPU（中央處理器）：主要滿足通用性的業(yè)務(wù)需求，為通用算力時代最普遍采用的方式，X86、ARM、RISC-V等多樣性的芯片產(chǎn)品，滿足了各行業(yè)通用算力需求。5.2.3智能算力智能算力：指基于GPU、FPGA、ASIC、DPU、CGRA等芯片的加速計算平臺提供AI訓(xùn)練和推理的算力水平和基于超級計算機等高性能計算集群所提供的算力水平。使用“每秒浮點運算次數(shù)”(Floating-pointoperationspersecond,FLOPS)來評估數(shù)據(jù)中心的智能算力。智算領(lǐng)域業(yè)界通常按照FP16進行計算，按照中國信通院算力資源統(tǒng)計口徑，算力規(guī)模統(tǒng)一按照FP32進行計算，因此統(tǒng)計總算力時將智算的FP16折算為FP32進行統(tǒng)計。GPU（圖形處理器）：主要應(yīng)用在圖像、視頻數(shù)據(jù)處理，滿足大量數(shù)據(jù)的并行計算。FPGA（現(xiàn)場可編程門陣列）：由可編程邏輯塊組成，可以動態(tài)加載軟件，實時性強、靈活性高。ASIC（專用集成電路）：基于特定應(yīng)用定制，可靠性高、保密性強。DPU（數(shù)據(jù)處理器（智能網(wǎng)卡））：內(nèi)嵌各種異構(gòu)芯片，可分擔(dān)云的網(wǎng)絡(luò)、存儲、管理甚至虛擬化功能，可靠性高、性能高。CGRA是一種可兼顧能效、精度和靈活性的新型計算芯片。具有高能效、靈活可編程等突出特點，能夠根據(jù)應(yīng)用算法需求動態(tài)改變硬件結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)接近ASIC的性能和能效。智算主要面向3大場景化需求：一是以計算機視覺類（CV）為主的AI應(yīng)用需求，如智慧安防、城市治理等；二是潛在的重點行業(yè)技術(shù)領(lǐng)域場景需求，如自動駕駛、科研創(chuàng)新等；三是面向基礎(chǔ)大模型的創(chuàng)新研究，構(gòu)建智算大科學(xué)裝置，如ChatGPT等基礎(chǔ)大模型已成為AI領(lǐng)域技術(shù)趨勢，大模型預(yù)訓(xùn)練需要極高智能算力支撐。5.2.4算效能力數(shù)據(jù)中心算效（CE，ComputationalEffect）為數(shù)據(jù)中心算力與所有IT設(shè)備功耗的比值，即“數(shù)據(jù)中心IT設(shè)備每瓦功耗所產(chǎn)生的算力”（單位：FLOPS/W）,同時考慮數(shù)據(jù)中心計算性能和功耗的一種效率。CE=數(shù)據(jù)中心算力/∑IT設(shè)備功率5.2.5存儲能力存儲對算力的貢獻(xiàn)，一方面體現(xiàn)在告訴存儲對高性能計算的支撐，另一方面，體現(xiàn)在對海量數(shù)據(jù)的存儲。存儲能力主要由存儲容量、存儲性能、存儲安全3方面共同決定，以Bytes表達(dá)容量，以IOPS（Input/OutputOperationsPerSecond）表達(dá)存儲性能。5.2.6網(wǎng)絡(luò)能力網(wǎng)絡(luò)是數(shù)據(jù)中心計算能力、存儲能力能否充分發(fā)揮的重要支撐。網(wǎng)絡(luò)能力以Mbit/s來表達(dá)網(wǎng)絡(luò)吞吐能力即網(wǎng)絡(luò)帶寬，以ms來表達(dá)網(wǎng)絡(luò)時延能力。5.2.7數(shù)據(jù)中心算力模型（CA）4數(shù)據(jù)中心算力（CA，ComputationalAbility）的模型應(yīng)由通用算力、智能算力、算效能力、存儲能力和網(wǎng)絡(luò)能力五個指標(biāo)數(shù)值不同量綱的指標(biāo)進行融合比對。數(shù)據(jù)中心算力（CA，ComputationalAbility）的模型如下：CA={通用算力;智能算力;算效能力;存儲能力;網(wǎng)絡(luò)能力}通用算力、智能算力、算效能力、網(wǎng)絡(luò)能力、存儲能力分別進行標(biāo)準(zhǔn)化處理，得到每個指標(biāo)的賦值情況。表1算力指標(biāo)選取通用算力的單位采用TFLOPS(FP32，主要采用網(wǎng)絡(luò)帶寬速度來衡量網(wǎng)絡(luò)的性能，單位為Mit/s采用每秒讀寫次數(shù)(Input/OutputOperationsPerSecon5.3數(shù)據(jù)中心算力評估分級基于上述對算力的界定與分析，并綜合參考中國信通院、工信部新聞宣傳中心、開放數(shù)據(jù)中心委員會（ODCC）聯(lián)合開展的數(shù)據(jù)中心算力等級評估的基礎(chǔ)上，從通用算力、智能算力、算效能力、存儲能力和網(wǎng)絡(luò)能力五個維度選取相關(guān)指標(biāo)建立數(shù)據(jù)中心算力評估等級，全面客觀評價數(shù)據(jù)中心