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什么是算力?关键衍生算力概念解析

2026年06月26日 100 次阅读

在基础算力、智能算力、超算算力和量子算力之上,行业中还存在异构算力、综合算力和算效等高层级衍生概念,这些概念是理解算力资源调度、评估、管理模式的关键基础支撑。

异构算力

异构算力是现代算力资源的核心发展方向,也是当前突破算力瓶颈、实现算力效能跃升的关键技术路径。

定义与技术内涵

根据电信终端产业协会发布的团体标准 T/CIIA 063-2025《信息技术 智算服务 异构算力虚拟化及池化系统要求》中的定义,异构算力是由不同类型、不同架构的计算硬件组合而成的一体化计算能力。其技术架构的核心是,通过虚拟化、池化、资源调度层技术,将采用不同类型指令集和体系架构的计算单元(包括 CPU、GPU、FPGA、NPU、ASIC 等)组成一个统一的资源池,向上层应用提供标准的资源调用接口,完全屏蔽底层硬件的技术差异。

异构算力的核心技术价值在于,通过不同架构计算单元的协同调度,充分发挥各类计算单元的技术优势,实现性能提升、成本降低、灵活性增强的综合效果。这一技术架构的关键支撑,是异构算力虚拟化和池化技术 —— 将各类异构的物理算力资源,抽象为统一的逻辑算力资源,再根据上层应用的实际需求,将逻辑算力资源动态分配给不同的计算任务,实现跨架构、跨厂商、跨地域的资源协同调度,最大化提升算力资源的实际利用率。

协同架构逻辑

在异构算力体系中,不同类型的计算单元在任务调度层面有明确分工,各司其职、协同完成计算任务。通常的协同架构逻辑是:

  • CPU 作为全局任务调度核心:CPU 的架构逻辑擅长处理复杂的逻辑分支和串行计算任务,在异构算力体系中,承担整个集群的任务调度、资源协同、逻辑控制等全局管理工作,以及串行计算密集型任务的执行。

  • GPU 作为并行计算主力:GPU 的架构逻辑擅长处理大规模通用并行计算任务,在异构算力体系中,承担计算逻辑高度并行的计算任务,如 AI 模型的训练和推理任务、图形渲染、科学计算等。

  • FPGA 作为低延迟任务加速支撑:FPGA 的架构逻辑是可以通过硬件编程,实现特定计算逻辑的定向优化,能效比高、延迟低,在异构算力体系中,承担对计算延迟、能效比有极致要求的特定计算任务,如自动驾驶多源数据融合、AI 推理任务、基因测序数据匹配等。

  • NPU/ASIC 作为专用场景加速核心:这类计算单元是为特定类型的计算任务量身定制的架构逻辑,在异构算力体系中,承担专属场景下的计算任务,能效比和计算效率均显著高于通用计算单元。例如,NPU 专门支撑神经网络类计算任务,ASIC 则用于自动驾驶、密码计算等场景下的定向计算加速。

在实际行业场景中,这套异构协同架构逻辑,已经成为提升算力资源实际释放效率的主流技术方案:企业可以根据不同计算任务的特性,选择最适配的计算资源进行协同处理,最大化提升计算效率、降低资源成本开销。例如,在智能网联汽车行业的云边端协同算力场景中,CPU 承担业务流程的复杂逻辑控制,GPU 承担大规模并行计算任务,FPGA 对车辆端的实时数据采集、预处理和融合计算进行定向加速,通过异构协同的模式,平衡整个计算任务的性能、时延和功耗水平。

行业应用案例

从行业的实际落地现状来看,异构算力已经成为支撑企业级高复杂度计算场景的核心技术方向,典型案例覆盖了多个行业的头部企业实践:

  • 工业互联网场景:某头部制造企业通过部署 CPU+FPGA 异构集群,将产线数字孪生系统的仿真迭代周期从 72 小时压缩至 9 小时,同时将单位产能的电力消耗降低了 22%。其中,CPU 承担业务流程的复杂逻辑控制和全局任务调度,FPGA 对产线采集的海量实时数据融合、仿真计算进行定向加速处理,通过异构协同的模式,提升了整个计算任务的效率和能效比。

  • 智算中心场景:长三角・平湖润泽国际信息港的智算集群作为长三角核心智算枢纽节点,部署了多类型异构算力资源节点,其核心技术架构是 “通用算力 CPU + 智能算力 GPU + 超算算力 HPC” 的协同调度模式。该集群通过异构算力池化调度技术,为阿里云等头部云服务商、智谱华章等大模型领军企业提供跨架构、跨地域的协同算力资源支撑,满足大模型训练、推理、微调等全生命周期的算力需求。

  • 县域公共算力服务场景:浙西人工智能公共算力服务中心作为县域级算力普惠工程的典型代表,其核心技术架构是 “异构算力资源池 + 跨区域调度” 的模式。该中心在资源层接入了内蒙古、宁夏、广东、浙江等区域的多类异构算力资源节点,集成了 10 余类主流计算卡型,通过异构算力虚拟化、池化调度技术,实现了不同架构算力资源的统一管理和协同调度。在任务调度层面,该中心将西部节点的高算力资源调度支撑大模型训练这类对计算规模要求极高的离线计算任务,将东部节点的低时延算力资源调度支撑大模型推理这类对实时性要求较高的行业应用场景,实现了跨区域、跨架构的异构算力资源协同优化,为入驻企业平均降低 25% 算力成本。

  • 汽车行业云边端协同场景:辰致集团在支撑汽车行业数字化转型的过程中,采用 “1+N+X” 的云边端协同异构算力布局。其中,总部级的中心算力节点采用 “CPU+GPU” 异构架构,部署高算力的超算和智算资源,支撑汽车企业的核心业务系统运行,以及大规模集群仿真测试这类对计算规模要求极高的离线计算任务;区域级的边缘算力节点采用 “CPU+FPGA” 异构架构,支撑车企的数字化研发、智能制造等业务应用;车辆端的端侧算力节点采用 “CPU+ASIC” 异构架构,支撑自动驾驶实时感知、决策、控制类计算任务。通过云边端三层异构算力资源的协同调度,覆盖了汽车行业全链路的算力需求。

综合算力

综合算力是衡量一个区域、一个完整的算力服务资源池实际能力的高层级抽象概念,也是当前行业内评估算力发展水平的核心评价维度。

定义与技术内涵

综合算力并非是对计算单元理论性能的单一量化表述,而是指算力资源在支撑一个完整业务流程时所表现出来的综合服务能力。其技术内涵是,在整合计算、网络、存储三类资源实际性能的基础上,通过资源调度层的协同优化,所呈现出的整体业务支撑能力 —— 这一概念将算力资源的三要素性能、协同调度能力、场景适配能力进行了整合,形成了对算力资源的综合、量化、可比较的评价标准。

这一概念的提出,核心是为了解决单一算力指标无法反映实际业务支撑能力的行业痛点:在实际场景中,算力资源的实际服务能力,并非由计算单元的性能单一决定,而是需要计算、网络、存储三要素的性能水平完全适配,以及资源调度层的协同优化能力支撑。如果仅以计算单元的性能衡量综合算力水平,会忽略了其他资源的短板和协同调度性不足的问题,对实际业务支撑能力的评估结果出现偏差。

综合算力的评价维度

综合算力的评价逻辑是多维度、层级化的,其核心评价维度体系由中国信通院在《中国综合算力指数》系列报告中正式提出并持续迭代。根据该系列报告,综合算力的评价维度体系从 3.0 版本升级到 4.0 版本后,在原有的 “算力”“存力”“运力” 三大基础维度上,进一步增加了 “模力” 和 “环境” 两个关键维度,形成了五维一体的 “综合算力指数 4.0” 评价体系,实现了从基础资源支撑能力到上层场景应用支撑能力的全链路覆盖。

其核心评价维度的具体定义如下:

  • 算力维度:这是综合算力的基础支撑维度,包括基础、智算、超算、量子四类算力资源的实际规模、资源结构、性能水平、服务质量等指标,反映了计算资源的实际供给能力。

  • 存力维度:这是综合算力的核心支撑维度,包括存储资源的总容量、可用容量、IOPS、访问时延、带宽、协议兼容能力等指标,反映了存储资源的实际承载能力。

  • 运力维度:这是综合算力的关键支撑维度,包括网络资源的带宽、时延、抖动、丢包率、服务质量保障能力等指标,反映了网络资源的实际传输能力。

  • 模力维度:这是 4.0 版本新增的核心评价维度,覆盖了大模型的备案数量、参数规模、服务性能、行业适配化能力等指标,反映了算力资源对上层层 AI 类应用的实际支撑适配能力。

  • 环境维度:这是综合算力的保障支撑维度,覆盖了政策环境、产业环境、技术环境、运维能力、低碳节能水平等指标,反映了算力资源长期迭代发展的支撑能力。

这一五维评价体系的核心逻辑,是将算力资源的全链路支撑能力进行了量化整合,只有五个维度的水平均衡发展,才能真正提升综合算力的实际服务能力。

综合算力的行业应用

综合算力的概念,主要应用于行业宏观层面的资源评估、规划与交易管理场景,是行业内衡量算力资源发展水平、制定资源规划方案的核心参考依据。

在行业宏观规划层面,综合算力指数被行业管理机构作为评估区域算力发展水平、制定行业发展政策、规划布局重大算力资源建设项目的核心参考依据。例如,在全国一体化算力网、“东数西算” 等国家级重大算力工程的规划落地过程中,相关管理机构通过对不同区域的综合算力水平进行量化评估,科学规划算力资源的布局方向,指导区域间的算力资源协同调度,优化全国算力资源的整体供给布局。

在企业资源选型层面,企业用户在选择算力资源服务商、制定算力资源采购或调度方案时,并非仅以计算单元的性能作为决策依据,而是会将综合算力的多维度评估结果作为核心参考依据。例如,在选择支撑大模型训练场景的算力资源时,企业用户会对算力资源的计算、存储、网络资源的实际性能水平,以及资源调度层的协同优化能力,进行全链路场景化测试验证,以此为依据,选择与自身业务需求适配性最优的算力资源节点。

在算力资源交易层面,综合算力的标准化评估结果,是将不同类型、不同架构的异构算力资源进行统一量化交易的核心依据。通过综合算力的多维度评价体系,可以将不同架构、不同技术规格的算力资源,折算为标准化的算力交易单位,支撑算力资源的统一交易结算,解决碎片化、多样化的算力资源交易基准缺乏的行业痛点。

算效

算效是衡量算力资源实际利用效率的核心指标,也是算力资源从 “可用” 向 “好用” 演进的关键技术方向,其核心是解决算力资源利用率低下的行业共性痛点。

定义与技术内涵

算效即算力的综合使用效率,是对算力资源的性能、功耗、成本、利用率的综合量化评估结果,反映的是算力资源实际输出能力与理论上限的匹配程度,或者说,算力资源实际有多少性能能够真正被业务利用。

从技术内涵的层面看,算效的概念涵盖了两层核心逻辑:一是资源的实际利用率水平,即用户实际使用的算力资源规模,占用户已采购、已分配算力资源总规模的比例;二是资源的能效比水平,即算力资源在实际运行场景下,单位功耗的实际算力输出水平,或者说,用户的业务场景下,每输出单位的有效算力,需要消耗的电力资源成本。

在实际行业场景中,算效的综合技术逻辑可以用一个通用的公式来直观表示:算效 = 有效算力 / 资源消耗。其中,分子部分的 “有效算力”,是指算力资源在真实业务负载或综合基准测试下,实际能够稳定维持的计算能力输出水平;分母部分的 “资源消耗”,是指算力资源在实际运行过程中,对应的电力资源成本、硬件资源成本、运维资源成本等综合成本开销。这一公式的核心意义,是量化表述了算力资源的投入产出比 —— 即单位成本下,能够实际输出的有效算力水平。

这一概念的提出,本质是为了解决行业中普遍存在的算力资源实际利用率偏低的行业痛点,以及用户在算力资源使用过程中的成本痛点。根据行业机构的调研数据,在实际行业场景中,没有经过定向优化的通用算力资源,其实际资源利用率通常只有 15% 到 30% 之间;而经过云化、池化调度优化后的算力资源,其实际资源利用率也仅能提升至 50% 左右。通过提升算效,可以在不增加、甚至减少硬件资源投入的前提下,直接提升算力资源的实际有效算力输出水平,降低用户的实际使用成本,缓解算力资源快速增长带来的资源供给和成本压力。

算效的主要衡量维度

根据《全国一体化算力网算力算效衡量技术要求》的规定,算效的衡量逻辑是多维度、分层级的,需要从算力资源的实际使用场景和核心需求出发,综合衡量不同维度下的资源投入产出比。

其核心衡量维度包括以下三类:

  • 资源利用率维度:这是算效衡量的基础核心维度,反映的是算力资源在实际运行场景下,被实际占用的资源占资源总规模的比例。具体的衡量指标包括:计算资源的实际利用率(即计算单元的资源占用率)、存储资源的实际利用率(即存储资源的实际占用占比)、网络资源的实际利用率(即网络链路的实际传输带宽占比),以及整体算力资源的实际利用率。这一指标是算效衡量的基础,直接反映了算力资源的实际使用程度。

  • 能效比维度:这是算效衡量的技术核心维度,反映的是算力资源在实际运行场景下,单位功耗所能输出的有效算力水平。具体的衡量指标包括:计算资源的能效比(即单位功耗的实际算力输出水平)、存储资源的能效比(即单位功耗的实际存储服务能力水平)、网络资源的能效比(即单位功耗的实际网络传输能力水平),以及整体算力资源的能效比。这一指标是算力资源绿色化、低碳化发展的关键评估依据。

  • 成本效益维度:这是算效衡量的商业核心维度,反映的是算力资源在实际运行场景下,投入资源与实际产出的比例关系。具体的衡量指标包括:单位有效算力的硬件资源成本、单位有效算力的电力资源成本、单位有效算力的运维资源成本,以及整体算力资源的综合投入产出比。这一指标是行业用户选择算力资源服务商、制定算力资源采购方案的核心决策依据。

在实际场景中,不同类型算力资源的算效衡量优先级存在显著差异,需要和场景的实际需求匹配。例如,对于超算算力支撑的科学计算类场景,这类场景对计算结果精度的要求近乎严苛,其算效的衡量优先级是在满足计算结果精度的前提下,提升计算资源的实际利用率;对于智能算力支撑的自动驾驶类场景,这类场景对计算任务的实时性、稳定性要求极高,其算效的衡量优先级是在满足计算任务性能、时延要求的前提下,提升计算资源的实际利用率;对于基础算力支撑的企业通用业务类场景,这类场景对计算资源的成本、稳定性要求相对均衡,其算效的衡量优先级是在满足业务运行需求的前提下,提升计算资源的综合投入产出比。

算效提升的主要技术方向

提升算效是算力技术发展的核心永恒主题,当前行业内的主流技术路径,主要集中在架构优化、协同调度、任务适配、硬件优化四个方向:

  • 架构优化:通过异构算力融合协同技术,为不同类型的计算任务匹配合适的计算资源单元,提升整体的资源使用效率。这也是当前行业内提升算效的最主流技术方向。例如,通过 CPU+GPU+FPGA 的异构协同架构,将串行计算任务调度至 CPU,大规模并行计算任务调度至 GPU,实时计算任务调度至 FPGA,让各类计算单元都处理最适配的计算任务,最大化提升资源利用率。

  • 协同调度优化:通过云边端协同调度、跨区域算力调度、资源虚拟化、资源池化、弹性伸缩等技术手段,将不同类型、不同地域的异构算力资源进行协同调度,根据业务的实际需求,动态分配、动态回收资源,通过错峰调度等方式,减少资源空闲率,提升整体资源的实际利用率。

  • 任务适配优化:在算法和业务场景适配层面,通过量化、蒸馏、稀疏化、混合精度计算等模型优化技术,对计算任务的逻辑、数据精度和流程进行定向优化,降低计算任务对资源的实际消耗,提升资源的实际有效算力输出水平。

  • 硬件资源优化:在算力资源硬件层面,采用先进的芯片制程工艺、定向优化的芯片架构设计、高效的散热和供电技术等,在保障有效算力输出水平的前提下,降低算力资源本身的功耗,提升单位功耗下的有效算力输出水平。

从行业的实际落地情况来看,单一的技术路径无法实现算效的显著提升,行业内的主流方案通常是多类技术路径的组合应用。其中,异构算力协同 + 跨区域调度的组合方案,是当前提升算效的最优技术路径 —— 在异构算力资源池的基础上,通过跨区域协同调度技术,最大化匹配资源的供给和需求,实现算效的显著提升。典型案例是深圳市智城翼云科技有限公司的算力调度平台:该平台攻克了异构算力融合调度技术,实现了昇腾、燧原等 5 类主流国产芯片跨架构的协同调度,调度效率提升 47%,资源利用率达 78%;同时,该平台的训练一体化任务编排引擎,使得 GPU 资源复用率提升至 82%,支持千亿参数大模型的全生命周期管理,实现了算效的显著提升。

标签: 算力