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當(dāng)你用手機(jī)刷短視頻時(shí)，AI算法需要快速分析畫(huà)面內(nèi)容；當(dāng)你喊‘小愛(ài)同學(xué)’喚醒語(yǔ)音助手時(shí)，設(shè)備需要在毫秒內(nèi)處理語(yǔ)音指令——這些看似簡(jiǎn)單的操作背后，是一場(chǎng)“計(jì)算”與“存儲(chǔ)”的默契配合。而決定這種配合效率的關(guān)鍵指標(biāo)，正是我們今天要聊的“算存比”。

什么是算存比？

算存比=計(jì)算能力（如每秒浮點(diǎn)運(yùn)算次數(shù)）÷ 存儲(chǔ)容量（如GB/TB），但更核心的是計(jì)算與存儲(chǔ)性能的匹配度。

如果把計(jì)算系統(tǒng)比作一條工廠(chǎng)流水線(xiàn)，算力是生產(chǎn)線(xiàn)上的工人，存力是原材料倉(cāng)庫(kù)。當(dāng)工人（算力）效率很高但倉(cāng)庫(kù)（存力）出貨速度慢時(shí)，工人會(huì)因等待原材料而閑置；反之，如果倉(cāng)庫(kù)出貨快但工人處理能力不足，原材料會(huì)堆積在生產(chǎn)線(xiàn)旁無(wú)法及時(shí)加工。只有算力和存力的比例協(xié)調(diào)，才能讓數(shù)據(jù)像流水一樣高效流動(dòng)，避免資源浪費(fèi)。

專(zhuān)業(yè)上，算存比常用 "TB/TFlops"（每萬(wàn)億次浮點(diǎn)運(yùn)算對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)量）來(lái)衡量，這個(gè)比值反映了數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的整體效率。

算存比失衡會(huì)出現(xiàn)哪些狀況？

效率打折

以AI訓(xùn)練為例：訓(xùn)練一個(gè)GPT級(jí)別的大模型，需要調(diào)用海量數(shù)據(jù)（如萬(wàn)億級(jí)文本），如果存儲(chǔ)系統(tǒng)無(wú)法快速讀取數(shù)據(jù)，即使有千萬(wàn)臺(tái)服務(wù)器（算力），也會(huì)陷入 "數(shù)據(jù)等算力" 的尷尬局面。對(duì)于個(gè)人用戶(hù)而言，體驗(yàn)感會(huì)大幅下降，如視頻加載卡頓、語(yǔ)音助手響應(yīng)遲緩等。

除了AI訓(xùn)練，在金融行業(yè)的高頻交易系統(tǒng)中，算存比失衡同樣會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重問(wèn)題。交易指令需要快速處理，若存儲(chǔ)系統(tǒng)無(wú)法及時(shí)提供數(shù)據(jù)，交易決策會(huì)延遲，可能錯(cuò)失最佳交易時(shí)機(jī)，影響收益。

成本飆升

為了彌補(bǔ)存儲(chǔ)瓶頸，企業(yè)可能被迫堆砌更多算力（如增加GPU數(shù)量），但多余的算力因數(shù)據(jù)供給不足而閑置，造成硬件投資浪費(fèi)。

創(chuàng)新受限

在AI、高性能計(jì)算（HPC）等領(lǐng)域，數(shù)據(jù)量和計(jì)算復(fù)雜度呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。若算存比無(wú)法同步提升，許多創(chuàng)新想法（如實(shí)時(shí)訓(xùn)練超大規(guī)模模型、實(shí)時(shí)分析全基因組數(shù)據(jù)）將因硬件限制無(wú)法落地。

如何優(yōu)化算存比？

首先，從硬件架構(gòu)上給數(shù)據(jù)制造“抄近道”的機(jī)會(huì)。例如，將計(jì)算單元嵌入存儲(chǔ)芯片，直接在存儲(chǔ)位置處理數(shù)據(jù)，可以理解為存算一體，減少數(shù)據(jù)的“搬運(yùn)”，效率也將得到提升；近存計(jì)算也是一種方式，將計(jì)算單元與高帶寬存儲(chǔ)封裝在同一模組，縮短物理距離；分布式存儲(chǔ)與計(jì)算協(xié)同部署，利用高性能網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)低延遲數(shù)據(jù)傳輸。

其次，通過(guò)升級(jí)存儲(chǔ)技術(shù)突破“存得慢”的限制。例如采用新型高速存儲(chǔ)介質(zhì)（如NVMe SSD、HBM），優(yōu)化存儲(chǔ)架構(gòu)設(shè)計(jì)，包括使用分布式并行文件系統(tǒng)提升多線(xiàn)程并行讀取吞吐量，以及通過(guò)分層存儲(chǔ)平衡成本與性能，或者引入智能緩存與預(yù)取技術(shù)等來(lái)提升存儲(chǔ)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)供給效率。

此外，通過(guò)軟件算法優(yōu)化讓數(shù)據(jù)“流動(dòng)”更高效。例如，在數(shù)據(jù)調(diào)度層面，算法能實(shí)時(shí)感知服務(wù)器負(fù)載和網(wǎng)絡(luò)帶寬，動(dòng)態(tài)調(diào)整數(shù)據(jù)分片策略（例如將訓(xùn)練數(shù)據(jù)拆分為更小的片段），并通過(guò)統(tǒng)一調(diào)度框架將計(jì)算任務(wù)優(yōu)先分配到離數(shù)據(jù)最近的服務(wù)器，避免數(shù)據(jù)在跨節(jié)點(diǎn)傳輸中浪費(fèi)時(shí)間；在硬件協(xié)同層面，算法支持GPU直接訪(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)設(shè)備，減少數(shù)據(jù)在CPU、GPU和存儲(chǔ)間的反復(fù)搬運(yùn)等。

值得一提的是，每個(gè)行業(yè)的算存比差異顯著，這是由數(shù)據(jù)特點(diǎn)、業(yè)務(wù)需求、技術(shù)架構(gòu)及應(yīng)用場(chǎng)景等多方面因素共同決定的。以金融行業(yè)為例，其數(shù)據(jù)多為結(jié)構(gòu)化形態(tài)，如交易記錄、客戶(hù)信息等，這類(lèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)規(guī)整，對(duì)存儲(chǔ)讀寫(xiě)速度與計(jì)算處理精度要求極高，同時(shí)實(shí)時(shí)性需求尤為突出。在股票交易、外匯交易等高頻場(chǎng)景中，系統(tǒng)需在毫秒級(jí)甚至微秒級(jí)內(nèi)完成交易指令處理與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，這就要求強(qiáng)大的計(jì)算能力與快速的存儲(chǔ)響應(yīng) —— 在此特性下，金融行業(yè)算存比中的計(jì)算部分占比顯著更高。
與之形成鮮明對(duì)比的是醫(yī)療行業(yè)。醫(yī)療行業(yè)的數(shù)據(jù)類(lèi)型豐富多樣，除了結(jié)構(gòu)化的電子病歷數(shù)據(jù)（包含患者基本信息、診斷結(jié)果、治療方案等）外，還有大量的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，如醫(yī)學(xué)影像（X 光、CT、MRI 等）、病理切片圖像、醫(yī)生的診斷報(bào)告等。這些非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)難度較大，需要專(zhuān)門(mén)的存儲(chǔ)系統(tǒng)和算法來(lái)進(jìn)行管理和分析。未來(lái)，隨著技術(shù)向“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”方向深度演進(jìn)，算存比將成為衡量數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施競(jìng)爭(zhēng)力的核心指標(biāo)。通過(guò)不斷優(yōu)化算存比，數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施的將釋放更大潛力，推動(dòng)各行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。