想当年，美军是如何拿PS3组建超级计算机的

内容速读：

眼下，新冠肺炎疫情正肆虐全球。此外，游戏厂商和玩家还充分借助其它特殊途径为抗击疫情做出贡献。2020年2月底，潘德小组正式宣布将新冠病毒列入研究对象。当时，索尼的重磅级主机PS2发售已经一年，喜人的成绩令索尼决定开展下一代主机的相关工作。

眼下，新冠肺炎疫情正肆虐全球。在这段时间内，电子游戏行业也难免受到疫情冲击，但它选择以一种特殊的形式来协助人们对抗病魔。

近日，世界卫生组织协同多家知名游戏厂商（包括动视暴雪、Riot Games、Zynga、Unity、Kabam等）联合发起了名为“#PlayApartTogether”的活动，他们在热门游戏里加入各类在线活动、奖励和特殊事件，鼓励玩家以在家玩游戏的形式加入居家隔离。

与此同时，还有不少游戏厂商主动借自家的游戏作品组织起相关的慈善募捐和抗疫知识科普。此外，游戏厂商和玩家还充分借助其它特殊途径为抗击疫情做出贡献。比如，最近显卡芯片巨头NVIDIA号召玩家加入分布式计算项目Folding@home针对新冠病毒的研究，成功吸引了数十万PC玩家踊跃参与，他们贡献出的总算力甚至超越了全球最强超算“顶点”（Summit）。

Riot Games的相关公告

Folding@home是由斯坦福大学化学系“潘德小组”（Pande Group）于2000年发起的一个公益性质分布式计算工程。通俗来说，Folding@home可以被简单理解成一台架设于互联网上的超级计算机，它的算力直接源自项目志愿参与者的PC或其他节点终端所贡献出的富余CPU或GPU，目的是研究蛋白质折叠异常引发的相关疾病，如癌症、帕金森症、阿尔茨海默症等。2007年，Folding@home被吉尼斯世界纪录认证为世界上最大的分布式计算项目。2020年2月底，潘德小组正式宣布将新冠病毒列入研究对象。

重点在于，对很多PS3玩家而言，Folding@home项目是他们的“老相识”，这说来是一个有点久远的故事了……

缘起

一切还得从2001年说起。当时，索尼的重磅级主机PS2发售已经一年，喜人的成绩令索尼决定开展下一代主机的相关工作。索尼游戏部门对PS3寄予了相当大的期望，“PS之父”久多良木健希望将PS3塑造成“终极家庭娱乐设备”，要实现这个愿望，PS3必须具备澎湃的性能。换言之，一颗强劲的“心”对于PS3是不可或缺的。

当年踌躇满志的久多良木健

考虑到这些，索尼特地找到芯片领域的两位巨擘——IBM和东芝，三方协议组成联盟，共同开发一款高性能处理器——Cell（字面意思为“细胞”）。

Cell处理器由1个单核主处理器PPE和8个专职浮点运算的协处理器SPE构成（Cell原计划搭载6个SPE，久多良木健以日本民俗文化中数字“8”远比“6”更吉利为由，力排众议，强行要求研发小组将SPE总数提升至8个）。其中，Cell的主处理器PPE可以被视为一颗精简版的PowerPC处理器，性能堪堪相当于当时已经问世数年的奔腾4处理器，但是，Cell的协处理器SPE综合浮点运算能力相当惊人，每秒可执行高达2560亿次计算。此外，Cell原生对并行运算和分布式运算有极为良好的支持。

PS3的心脏

Cell的强劲性能令索尼对PS3的前景充满信心，久多良木健豪言：“一定数量的Cell之算力整合到一起，就可以达到甚至超过‘地球模拟器’的性能。”地球模拟器是隶属于日本政府的超级计算机，是当时世界上最快的超算之一。需要指出，浮点运算是超算性能的关键衡量指标。地球模拟器每秒约可执行36万亿次浮点运算。理论上讲，大概数百台PS3集合后的综合浮点运算能力便可匹敌地球模拟器。

有意思的是，久多良木健的这番话在国内游戏圈内传着传着就莫名其妙变成了“索尼宣称PS3能够模拟地球”，并就此荼毒甚久。

地球模拟器2002年投入使用，一度是全球最快的超算

波折

相关资料显示，Cell的研发预算高达4亿美金，研制周期长达4年。虽然索尼对Cell相当看好，但在Cell问世的前后，索尼却没少被它给折腾。

首先，在Cell的研发过程中，IBM偷偷给索尼“捅了一刀”：当相关工作进行到关键阶段时，微软也就其新世代游戏主机Xbox 360的处理器研发找上了IBM。按照微软的规划，Xbox 360的硬件架构将一改初代Xbox主机的“伪定制x86 PC”式设计（初代Xbox采用英特尔奔腾3处理器），故而，在处理器领域有丰富经验的IBM成了微软仅有的几个选择之一。

作为老牌商业公司，IBM没打算放过微软这个潜在大客户，但IBM也确实没有多余精力从零开始，为微软专门定制一款处理器。怎么办？考虑到IBM事先曾同索尼签署过相关协议，IBM有权将基于Cell项目衍生来的研发成果另作其他商业用途，所以，IBM索性将源自Cell的部分技术略加修改后重新包装成主打三核心的Xenon处理器，卖给了微软……到底IBM自己也觉得这样做不太厚道，特地瞒了索尼好多年，直到多年后，此事被当年的项目工程师在回忆录里披露了出来。

世人都把它们当对手，其实暗地里它们是有“血缘关系”的

得知Xbox 360采用IBM的芯片后，被蒙在鼓里的久多良木健乐坏了。按他的想法，这意味着Xbox 360无法向后兼容基于x86架构的初代Xbox游戏，反观初版PS3（即玩家熟知的厚版PS3）原生集成有PS2处理器芯片，可以硬兼容PS2游戏。当然历史的发展往往出乎人意料：出于成本考虑，索尼最终移除了薄款PS3里的PS2主机处理器，彻底失去了对PS2的兼容性……

这还没完。PS3上市后，一众游戏开发商对索尼怨声载道，这同样跟Cell处理器密切相关——原来，协处理器SPE对游戏效果至关重要，但Cell调用SPE的方式很是另类，导致SPE并不能直接访问系统内存，也不支持主处理核心PPE的指令集，这种堪称奇葩的架构令PS3成为当时开发商最头疼的主机平台。

很多原计划全平台发售的游戏，要么是PS3版表现欠佳（代表如世嘉的《猎天使魔女》），要么开发者干脆舍弃掉PS3版（比如CD Projekt Red的《巫师2》就只有PC和Xbox 360版，因为“波兰蠢驴”实在是没法搞定PS3），就连索尼自家的第一方工作室也深受其害，“GT赛车”系列的创始人山内一典吐槽说，“为PS3开发游戏简直是噩梦”，这个状况直到PS3发售数年后才大为改善。

当然，也不是没有厂商为Cell站台。索尼第一方工作室Guerrilla Games的技术总监Michiel van der Leeuw最近就表示，尽管Cell让PS3的游戏开发变难，但Cell的性能确实强大。Leeuw说：“即便是现在最快的英特尔芯片也远不如Cell，只是你很难利用Cell这么强大的性能。我认为，Cell远远领先于那个时代，因为它有点像现在GPU的工作方式，不过也有可能是平衡性没有处理好，导致太难利用了。Cell的性能有点过了头，在可用性上又有点不足，但它绝对是很有远见的设计。”

Guerrilla Games曾在2005年E3上用预渲染的CG来宣传自家的PS3独占大作《杀戮地带2》，用预渲染冒充实时演算效果当然会备受抨击

无论如何，靠着“赔本赚吆喝”的战术和诸多独占卖点（刚问世那会，PS3是市面上最廉价的蓝光播放器，没有之一），PS3问世后到底是站稳了脚跟。

PS3等于穷人版超算？

早在PS2时代，索尼便支持用户为主机安装第三方Linux系统，让PS2发挥部分PC的功用。索尼还曾打算在欧盟地区以电脑的名义来推出PS2，借此享受当地的关税优惠。到了PS3时代，索尼同样将允许PS3用户安装Linux作为核心卖点之一。

也许你没有见过这样的“正版游戏”

重点来了：Cell不是浮点运算能力强劲，而且对并行运算和分布式运算支持良好么？很快就有技术大拿打起了主意，想用安装了自定义Linux操作系统的PS3主机集群组建廉价超算。这些人的想法确实也没错，因为用PS3来组超算的确优势多多：

首先，不考虑Cell本身卓越的浮点运算能力，因为Cell基于RISC（精简指令集）架构，其综合性能要显著优于英特尔、AMD等芯片巨头基于CISC（复杂指令集）架构的同级别x86芯片。

其次，索尼打一开始便践行“亏本卖主机”的市场推广策略。研究机构的分析表明，PS3成本高达800美元，而搭载20GB硬盘的初版PS3实际售价是499美元（仍远超同世代的Wii和Xbox 360）。换言之，对比同级别PC硬件，用PS3来组超算是“买到就赚到”。

最后，用PS3组超算的唯一缺陷大概是PS3的“封闭性”。作为游戏主机，它并不允许玩家对其进行“硬件升级”式的性能扩展，这意味着内存、带宽等关键性能指标被“框死了”。然而严格来讲，起码在PS3刚问世那会，这并不是太大的问题——光拿内存举例，PS3标配的是服务器级别的256MB XDR高性能内存，性能碾压同期PC电脑所泛用的DDR系列内存。

有这么多的理由，大拿们还有借口不拿PS3组超算么？

2007年，美国马萨诸塞州大学达特茅斯分校物理系教授高瑞夫·肯纳（Gaurav Khanna）成功用16台PS3外加Fedora Linux系统组建起了超算系统“重力网”（Gravity Grid），进行黑洞、引力波以及量子宇宙学方面的研究。有必要指出，这16台PS3主机中的8台由索尼官方赞助。作为对索尼的“感谢”，肯纳教授数度在公开场合宣扬PS3的性能，声称重力网的16台PS3甚至抵得上100台基于英特尔至强（Xeon）处理器的PC。

肯纳教授和他的PS3超算重力网

肯纳教授的重力网引起了“山姆大叔”的注意——位于美国纽约罗马城的美国空军研究实验室（The Air Force Research Laboratory，AFRL）一直在寻找物美价廉的超算组建方案。2009年，AFRL先行采购了336台PS3，组建了一个浮点运算能力为53TFlops的超算原型机进行测试，结果很令AFRL满意。之后，AFRL以公开招标的形式开出了一份总数为2200台的PS3订单（最终实际采购数有所削减）。

不过，天有不测风云，偏偏在这节骨眼上，索尼突然决定通过3.21版固件升级移除用户为PS3安装第三方操作系统的功能，这意味着用户再也无法给PS3安装第三方操作系统以及相关外设来组建超算平台。

索尼这样做的原因，有说法认为是避免被黑客利用，破解PS3；也有人认为，卖PS3硬件是赔本生意，PS3游戏版税金才是索尼最重视的盈利大头，倘若人人都把PS3视为廉价超算组件，而不是游戏主机，索尼的主机卖得越多，亏得也越多。

无论如何，当索尼食言后，部分心生不满的玩家干脆将索尼告上法庭，理由是“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”。

只能说，站在索尼的角度能理解这个理由……

继续讲AFRL。由于那1000多台PS3已经到货，美军只能硬着头皮继续推进PS3超算计划。2010年11月，由1760台PS3外加168个独立图形处理单元及84个协调服务器组成的超算“秃鹰群”（Condor Cluster）正式上线，被AFRL用于处理卫星图像、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算力，前述肯纳教授所在的大学就是秃鹰群的民间受益者之一。

据AFRL方面人士透露，秃鹰群总耗资约200万美元，运算性能为500TFlops，成本和耗电量均只有同等运算力常规超算的十分之一。要说缺点么？嗯，AFRL平日里得禁止秃鹰群的PS3联网，再就是，他们得精心维护这些PS3以尽量避免它们走官方售后维修流程，避免被索尼强制升级固件。

秃鹰群于2015年正式退役，这个系统的部分PS3主机被AFRL捐赠给民间研究机构继续发挥其作为超算节点的价值，剩余一部分PS3则流入二手游戏市场。

AFRL的秃鹫群，据称它一度是美国国防部性能最强的超算

至于玩家同索尼的官司嘛，到了2016年6月，索尼总算是同意为北美地区近1000万购买了初期版PS3（即可以安装第三方Linux系统的旧版PS3）的北美玩家提供有限金额的赔偿，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的原因之一是为了安装第三方操作系统。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，也许AFRL的那帮大兵哥很不幸地错过了理赔的批次……

AFRL的秃鹰群后来成了一个典故，出现在美剧《疑犯追踪》（Person of Interest）中。在这部美剧第五季第一集里，主角一行需要一台性能强劲的超算来释放某个对世界安危至关重要的AI，在没有其他工具可用的前提下，主角临时拿一堆废旧的PS3组建出一台超算，并且耗电量“只有同级别的十分之一”，如此拯救了世界。

问题来了：为什么《疑犯追踪》剧组偏偏就想到玩这个梗？因为，他们就是秃鹰群退役PS3主机的大买家之一……

《疑犯追踪》里的桥段

“索尼大法好”

民间技术大拿竞相把PS3当超算组件，索尼官方也没闲着，他们给出的答案就是Folding@home！

Folding@home的工作之一

2007年3月，也就是PS3发布没多久后，索尼便高调宣布PS3正式加入Folding@home。在索尼官方的积极推动下，从PS3的1.6版固件开始，PS3玩家便可让自己的PS3在闲置时执行Folding@home分发的运算任务，玩家还可以实时观看Folding@home程序模拟蛋白质折叠的影像渲染演示。

截至2008年9月，参与的PS3游戏机已经提供了1.2PFlops的运算能力（1PFlops运算量相当于每秒执行1000万亿次运算）。作为对比，当时全球最快的超算——由IBM耗资1.33亿美元搭建的“走鹃”（IBM Roadrunner）——运算能力约为1.026PFlops。走鹃本身大量采用基于Cell技术衍生而来的PowerXCell 8i处理器，它同PS3之间算是有着一定的血缘关系。稍后，IBM正式宣布停止对Cell系列处理器的跟进研发。

截至2011年，有超过100万PS3玩家慷慨贡献出其主机的运算力。实际上，直到NVIDIA和AMD的高性能显卡GPU加入前，PS3都是Folding@home项目的主力。更有意思的是，微软Xbox高层也一度考虑为Xbox 360主机引入Folding@home支持，结果索尼闻讯后立即公开嘲讽微软是“拾人牙慧”和“跟风”。还有个现实问题是，Xbox 360主机的浮点运算能力远逊于PS3，完全“不堪重任”。很显然，索尼大有在游戏主机圈独占Folding@home项目支持并借此塑造品牌之意。实际上，因为微软最终没有真正加盟Folding@home，PS3就成了目前唯一一款真正意义上为人类健康事业贡献过力量的游戏主机。

2012年，索尼因故停止了PS3对Folding@home的支持。按照官方说法，在这5年内，PS3共为Folding@home贡献了总计1亿小时的运算时间，对Folding@home项目居功至伟。

尾声

如今，无论是PC还是游戏主机，硬件机能的迭代速度已经越来越快。以即将问世的微软Xbox Series X主机为例，其浮点运算能力高达12TFlops，但依旧没人能保证其性能在追求“真4K”甚至是“8K”的游戏娱乐时代够用。此外，我们还必须留意到，如今Folding@home的绝对主力是诸多PC端显卡——毕竟PC原生便具备各种硬件扩展和升级的优势，GPU的浮点运算能力也明显更强，光一张GTX 1080显卡便具备9TFlops的浮点运算能力。

在PC之外，甚至诸多移动智能平台也开始充分展现其存在感。有意思的是，安卓版的Folding@home客户端由索尼联合斯坦福大学共同开发。

需要注意的是，从PS4、Xbox One世代开始，微软和索尼均针对自家游戏主机启用了更容易开发的x86架构，玩家完全可以将这些主机视为定制版PC。如今，微软更是为Xbox One引入通用Windows平台应用商店支持，玩家可以直接让Xbox One运行诸多得到微软官方验证的Windows应用程序。

或许在不远的未来，我们会重新见证游戏主机在Folding@home当中大放异彩？