超級電腦

超級電腦

超級電腦(chao ji ji suan ji):能夠執行一般個人電腦無法處理的大資料量與高速運算的電腦。其基本組成組件與個人電腦的概念無太大差異,但規格與性能則強大許多,是一種超大型電子電腦。具有很強的計算和處理資料的能力,主要特點表現為高速度和大容量,配有多種外部和外圍設備及豐富的、高功能的軟體系統。現有的超級電腦運算速度大都可以達到每秒一太(Trillion,萬億)次以上。

超級電腦是電腦中功能最強、運算速度最快、存儲容量最大的一類電腦,多用于國家高科技領域和尖端技術研究,是一個國家科研實力的體現,它對國家安全,經濟和社會發展具有舉足輕重的意義。是國家科技發展水準和綜合國力的重要標志。

  • 中文名稱
    超級電腦
  • 外文名稱
    Super computer
  • 速度度量單位
    每秒的浮點運算"FLOPS"
  • 國際機構
    國際超級電腦大會組委會
  • 機構簡稱
    ISC

基本介紹

超級電腦技術已不再是一個新鮮的話題,中國國家並行電腦工程技術研究中心都已推出自己的超級電腦,但比較而言,以美國兩院院士、“世界超級渦輪式刀片電腦之父”白兢兢博士為首的專家團隊回歸祖國後研發出的超級電腦仍然具有絕對的優勢。

超級電腦

新一代的超級電腦採用渦輪式設計,每個刀片就是一個殺人器,能實現協同工作,並可根據套用需要隨時增減。單個機櫃的運算能力可達460.8千億次/秒,理論上協作式高性能超級電腦的浮點運算速度為100萬億次/秒,實際高性能運算速度測試的效率高達84.35%,是名列世界最高效率的超級電腦之一。通過先進的架構和設計,它實現了存儲和運算的分開,確保使用者資料、資料在軟體系統更新或CPU升級時不受任何影響,保障了存儲信息的安全,真正實現了保持長時、高效、可靠的運算並易于升級和維護的優勢。

2011年6月21日國際TOP500組織宣布,日本超級電腦“京”(K computer)以每秒8162萬億次運算速度成為全球最快的超級電腦。

由日本政府出資,富士通製造的巨型電腦“K Computer”目前落戶于日本理化研究所,並成功從美國手中奪回運算速度排行榜第一的寶座。以每秒8162萬億次運算速度成為全球最快的超級電腦。 “K Computer”當前運算速度為每秒8千萬億次,而到2012年完全建成時,其運算速度將達到每秒一萬萬億次。“K Computer”比現居第二的中國超級電腦速度快出約3倍,甚至比排名第2至第6的電腦運算速度總和還要快。

國際TOP500組織17日公布了最新全球超級電腦500強排行榜榜單,中國國防科學技術大學研製的“天河二號”以每秒33.86千萬億次的浮點運算速度,成為全球最快的超級電腦。

技術套用

套用概述

超級電腦是電腦中功能最強、運算速度最快、存儲容量最大的一類電腦,多用于國家高科技領域和尖端技術研究,是國家科技發展水準和綜合國力的重要標志。

超級電腦

隨著超級電腦運算速度的迅猛發展,它也被越來越多的套用在工業、科研和學術等領域。我國現階段超級電腦擁有量為22台(中國內地19台,香港1台,台灣2台),居世界第2位,就擁有量和運算速度在世界上處于領先地位,但就超級電腦的套用領域來說我們和發達國家美國、德國等國家還有較大差距。如何利用超級電腦來為我們的工業、科研和學術等領域服務已經成為我們今後研究發展的一個重要課題。超級電腦是一個國家科研實力的體現,它對國家安全,經濟和社會發展具有舉足輕重的意義。我國超級電腦及其套用的發展為我國走科技強國之路提供了堅實的基礎和保證。

我國超級電腦現狀

作為高科技發展的要素,超級電腦早已成為世界各國經濟和國防方面的競爭利器。經過我國科技工作者幾十年不懈地努力, 我國的高性能電腦研製水準顯著提高,成為繼美國、日本之後的第三大高性能電腦研製生產國。

國家863軟體專業孵化器(昆明)基地積極加強與由美國國家工程院院士、美國藝術與科學院院士、世界超級渦輪式刀片電腦之父陳世卿博士領銜的超級計算核心技術和科學家團隊的合作,計畫引進其擁有完全自主智慧產權的具有世界領先技術的超級電腦以及相關行業領域的解決方案,利用超級電腦強大的科學計算、事務處理和信息服務能力,借助其提供信息服務的強大引擎或平台,整合資源,協同作業,解決污染整治對演算法、方程、建模、模擬等復雜計算的需求。

超級電腦

超級電腦被稱為“經濟轉型和科學研究加速器”,超級電腦的廣泛套用能夠帶動國家整體科技創新能力的增強。但是目前中國超級電腦普遍面臨硬體性能強大套用領域匱乏的問題,科研機構、高校和企業使用者目前存在超級電腦套用成本過高、軟體開發滯後、設備利用率低等問題。

超級電腦

面對中國超級電腦的套用不足問題,我們看到了一些國內伺服器主導廠商的努力轉變,在2009年浪潮發布“倚天”桌面超級電腦,借助CPU-GPU協同計算加速架構,單機計算能力最高可達每秒4萬億次,真正實現了將超級電腦從龐大的機房和計算中心轉移到了使用者的桌面。

浪潮還與國際超級電腦大會組委會(International Supercomputing Conference,簡稱ISC)聯合舉辦“首屆中國大學生超級電腦競賽暨ISC12國際大學生超級電腦競賽中國區選拔賽”,比賽將使用一項基準性能測試(Linpack測試)和四項套用測試(CPMD、CP2K、Openfoam、Nemo)重點考察參賽隊組建的超級電腦的綜合性能,具有明顯的套用導向,是對參賽隊伍超級電腦套用能力的全面考察。大賽主辦方浪潮集團也強調,比賽將會成為一個權威、專業、公平的超算套用領域的競賽和交流平台,推動中國超算的套用研究和人才培養

世界超級電腦現狀

美國勞倫斯·利弗莫爾(Lawrence · Livermore )國家實驗室內,由IBM設計的藍色基因/L在測試中以每秒 136.8 兆的計算速度記錄一個高峰值之後恢復了最高點。IBM稱,在一次完整的過程中, 系統應該有兩倍的動力,即峰值表現超過 360 teraflops。

來自德國和美國的研究人員,每年兩次頒布動力最為強大的500個電腦的名單。最近的名單出現在德國海德堡舉行的國際超級電腦會議上。這些高端電腦都是由各種奇特的製造方法完成,而不是由標準成分組成的。盡管這樣,電腦也可以達到一個極高的速度。

超級電腦

過去兩年,多數接近最高的500個名單的電腦是由普通的電腦硬碟連同新奇的軟體組成。但是現在情況不同了,一些系統開始決定這些排名。舉例來說,現在的冠軍藍色基因/L, 是經過特殊設計的系統,同時合並了空前的 65,536 個人處理器,再加之可升級的模版設計。此系統不但比傳統的系統更有動力而且也比較緊湊避免了供電不足。IBM 的湯姆斯J 沃森研究中心設計的被稱為BGW的藍色基因機器是本次500名單中的第二名,這進一步說明了此設計理念的正確性。這一系統與藍色基因/ L 的模組設計一樣,隻是有較小的處理器並且隻可以記錄 91.2 teraflops 峰值處理動力。

現在,沒有一部在1997年製造的電腦有能力進入最高500名單。高速計算爭霸的戰爭表明:傳統電腦處理器與超級處理器的差別。日本政府最近宣布計畫贊助一部處理速度高達1000 teraflops- 或 petaflop電腦的發展,希望在2010年之前可以面世.

中國的TOP10

2011年中國高性能電腦性能TOP100排行榜

 序號研製廠商/單位型號CPU核數Linpack值(Gflops)峰值(Gflops)效率
1國防科大/浪潮天河一號A/7168x2 Intel Hexa Core Xeon X5670 2.93GHz + 7168 Nvidia Tesla M2050@1.15GHz+2048 Hex Core FT-1000@1GHz/私有高速網路80Gbps2027522566000.004701000.000.546
2國家並行電腦工程技術研究中心神威藍光/8575x16 Core 申威1600@975MHz/QDR Infiniband137200795900.001070160.000.744
3國防科大天河一號A-HN/2048x2 Intel Hexa Core Xeon X5670 2.93GHz + 2048 Nvidia Tesla M2050@1.15GHz/私有高速網路80Gbps53248771700.001343200.000.575
4曙光曙光星雲/ Dawning TC3600 Blade/2560x (2 Intel Hexa Core X5650 + Nvidia Tesla C2050 GPU)/QDR Infiniband52416749200.001296320.260.578
5IBMxSeries x3650M3/Intel Xeon X56xx 2.53 GHz/Giga-E113040636985.001143965.000.557
6中科院過程所Mole-8.5 Cluster/320x2 Intel QC Xeon E5520 2.26 Ghz + 320x6 Nvidia Tesla C2050/QDR Infiniband33120370300.001138440.000.325
7曙光曙光星雲/Dawning TC3600 Blade/3040 x 2 Intel Hexa Core X5650/QDR Infiniband36480342300.00389168.640.880
8IBMxSeries x3650M3/Intel Xeon X56xx 2.93 GHz/Giga-E36336204754.40425856.000.481
9IBMxSeries x3650M2 Cluster/Intel Xeon QC E55xx 2.53 GHz/Giga-E34688196228.00351044.000.559
10曙光魔方/曙光5000A/1920x4 AMD QC Barcelona 1.9GHz/DDR Infiniband/WCCS+Linux30720180600.00233472.000.774

本排行榜為中國軟體行業協會數學軟體分會、國家863高性能電腦評測中心和中國電腦學會高性能計算專業委員會聯合公開發布的2011年中國高性能電腦性能TOP100排行榜,著作權屬于中國軟體行業協會數學軟體分會,歡迎各方提供準確信息。

發展歷程

由古至今:

年份超級電腦FLOPS(實測性能)地點
1942年Atanasoff–Berry Computer (ABC)30 OPS美國衣阿華州立大學
1943年TRE Heath Robinson200 OPS英國帕雷屈裏庄園
1944年FlowersColossus5 kOPS英國Dollis Hill Post Office Research Station
1946年UPennENIAC100 kOPS美國馬裏蘭州戰爭部阿伯丁試基地
1954年IBM NORC67 kOPS美國維珍妮亞州海軍試驗基地
1956年MIT TX-083 kOPS美國麻省理工大學
1958年IBMAN/FSQ-7400 kOPS美國空軍23號基地
1960年UNIVACLARC250 kFLOPS美國加州羅蘭士利物摩亞國家實驗室
1961年IBM 7030 "Stretch"1.2 MFLOPS美國新墨西哥州洛斯阿拉莫斯國家實驗室
1964年CDC 66003 MFLOPS美國加州羅蘭士利物摩亞國家實驗室
1969年CDC 760036 MFLOPS
1974年CDC STAR-100100 MFLOPS
1975年Burroughs ILLIAC IV150 MFLOPS美國加州NASA恩斯研究中心
1976年Cray-1250 MFLOPS美國新墨西哥州洛斯阿拉莫斯國家實驗室
1981年CDC Cyber 205400 MFLOPS(世界很多地方)
1983年Cray X-MP/4941 MFLOPS美國新墨西哥州洛斯阿拉莫斯國家實驗室,波音公司
1984年M-132.4 GFLOPS蘇聯莫斯科電腦科學研究學院
1985年Cray-2/83.9 GFLOPS美國加州羅蘭士利物摩亞國家實驗室
1989年ETA10-G/810.3 GFLOPS美國佛羅裏達大學
1990年NECSX-3/44R23.2 GFLOPS日本府中市NEC府中廠
1993年Thinking MachinesCM-5/102465.5 GFLOPS美國新墨西哥州洛斯阿拉莫斯國家實驗室;美國國家安全局
1994年
Fujitsu Numerical Wind Tunnel
124.50 GFLOPS
日本國家宇航實驗室
1997年Intel ParagonXP/S 140
143.40 GFLOPS
美國山迪亞國家實驗室
1994年Fujitsu Numerical Wind Tunnel170.40 GFLOPS日本國家宇航實驗室
1996年Hitachi SR2201/1024220.4 GFLOPS日本東京大學

Hitachi/Tsukuba CP-PACS/2048
368.2 GFLOPS
日本築波市築波大學電算物理中心
1997年IntelASCI Red/91521.338 TFLOPS美國山迪亞國家實驗室
1999年IntelASCI Red/96322.3796 TFLOPS
2000年IBM ASCI White7.226 TFLOPS美國加州羅蘭士利物摩亞國家實驗室
2002年NEC 地球模擬器35.86 TFLOPS日在地球模擬器中心
2004年IBM Blue Gene/L70.72 TFLOPS美國能源部/IBM
2005年IBM Blue Gene/L136.8 TFLOPS美國能源部/NNSA/LLNL
2007年IBM Blue Gene/L478.2 TFLOPS美國能源部/NNSA/LLNL
2008年IBM Roadrunner1.026 PFLOPS美國新墨西哥州洛斯阿拉莫斯國家實驗室
2009年CrayXT52.331 PFLOPS美國橡樹嶺國家實驗室
2010年天河一號(TH-1)2.507 PFLOPS中國天津國家超級計算中心
2011年京(K Computer)8.160PFLOPS富士通/日本理化研究所
2012年泰坦17.59 PFLOPS
克雷公司

相關信息

世界十大超級電腦

2010年10月資料

天津的天河-1A已經安裝完畢,速度全球第一,比第二名的美國國家實驗室的電腦快30%,速度達到每秒2.5千萬億次運算。

全球高性能電腦TOP500排行榜官方網站5月31日發布了最新的“500強”名單,中國首台實測性能超過千萬億次的高性能電腦“星雲”躋身世界超級電腦第二位。

超級電腦名稱 開發公司/院校 所在機構 運算速度(最大) 運轉速度(峰值)

超級電腦

走鵑(Roadrunner) IBM 美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室 1105 Tflops 1456.7Tflops

美洲虎(Jaguar) Cray 美國橡樹嶺國家實驗室 1.059 Tflops 1381.4Tflops

尤金(JuGene) IBM 德國尤裏希研究中心 825.5 Tflops 1002.7Tflops

昴星(Pleiades) SGI 美宇航局埃姆斯研究中心 487.01Tflops 608.83Tflops

藍色基因L(BlueGene/L) IBM 美國勞倫斯利弗莫爾國家實驗室 478.2 Tflops 596.38Tflops

北海巨妖 XT5(Kraken XT5) Cray 美國國際計算科學研究院 463.30Tflops 607.20Tflops

藍色基因 P(BlueGene/P) IBM 美國阿貢國家實驗室 458.61 Tflops 557.06Tflops

巡遊者(Ranger) Sun 美國德克薩斯高級計算中心 433Tflops 579Tflops

藍色基因 Blue GENES DOE/NNSA/LLNL 415Tflops 501Tflops

尤羅帕(JUROPA) Sun 德國尤裏希研究中心 274Tlops 308Tflops

2009年全球超級電腦排行

據美國《新科學家》網站報道,隨著科學技術的迅猛發展,電腦的運行速度也越來越快,大型超級電腦不斷問世。國際TOP500組織是發布全球已安裝的超級電腦系統排名的權威機構,他們以超級電腦基準程式Linpack測試值為序進行排名,每年發布兩期全球超級電腦500強排行榜。在11月份剛剛出爐的排行榜上,美國的“美洲豹”榮登榜首寶座,中國的“天河一號”名列第五位。

1. 美洲豹

“美洲豹”超級電腦系統隸屬于美國能源部,坐落于美國橡樹嶺國家實驗室。在本期排行榜上,它以每秒1.8千萬億次的運算速度超越“走鵑”而名列榜首,它的運算速度比“走鵑”快大約70%。“美洲豹”是一台民用電腦,將主要用于模擬氣候變化、能源產生以及其他基礎科學的研究。

2. 走鵑

自2008年6月起到本期排行榜出爐之前,“走鵑”一直穩居TOP500排行榜榜首位置,它也是世界上第一台打破每秒千萬億次運算速度的超級電腦。“走鵑”位于美國新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯國家實驗室,它也是一種IBM系統電腦,每秒運算速度可達1042萬億次。它採用了一系列專門針對遊戲和商業的技術,包括用于新力“遊戲站3”的九核Cell處理器和AMD雙核皓龍處理器。因此,“走鵑”是全球第一台採用Cell處理器的混合式超級電腦。“走鵑”系統主要用于對美國核武器進行復雜而秘密的評估。

3. 海妖

“海妖”超級電腦由美國田納西大學國家計算科學研究院所研製。“海妖”系統中擁有10萬個AMD雙核皓龍處理器,運算速度為每秒831萬億次,它主要用于一些高端伺服器或工作站中。“海妖”也是世界上由學術機構所擁有的運算速度最快的電腦。

4. 尤金

“尤金”是歐洲運算速度最快的巨型電腦,曾經也名列全球排行榜第二名。它是由德國尤利希超級電腦中心所研製,採用的是IBM藍色基因/P型機設計方案,使用許多小型、低能耗的晶片。該方案中,每一個獨立處理器的最大運行速度為850兆赫,甚至比普通家用電腦的處理速度都還要慢。但是,“尤金”巨型機總共擁有292000個處理器晶片,如此多的晶片使得它的整體運算速度高達每秒825萬億次。本圖拍攝于今年初,當時科學家們正在對其進行升級。

5. 天河一號

“天河一號”是首次進入全球超級電腦500強排行榜。它是中國首台千萬億次超級電腦系統,其系統峰值性能為每秒1206萬億次雙精度浮點運算,Linpack測試值達到每秒563.1萬億次。“天河一號”是由天津濱海新區和國防科技大學共同建設的國家超級電腦天津中心所研製,它的運算速度是中國此前最快的超級電腦的四倍多。在“天河一號”中,共有6144個Intel處理器和5120個AMD圖像處理單元(相當于普通電腦中的圖像顯示卡)。“天河一號”將廣泛套用于航天、勘探、氣象、金融等眾多領域,為國內外提供超級計算服務。

超級電腦是世界高新技術領域的戰略製高點,是體現科技競爭力和綜合國力的重要標志。各大國均將其視為國家科技創新的重要基礎設施,投入巨資進行研製開發。 

2010年6月最新資料

Top1 美洲豹 美國橡樹嶺國家實驗室

Top2 曙光星雲深圳國家超級電腦中心

Top3 走鵑洛斯阿拉莫斯國家實驗室

Top4 海妖 美國田納西大學國家計算科學研究院

Top5 尤金德國尤利希超級電腦中心所

Top6 Pleiades超級電腦 先進超級計算設備的艾姆斯研究中心

Top7 天河 天津國家超級電腦中心

億億級超級電腦

自1976年美國克雷公司推出了世界上首台運算速度達每秒2.5億次的超級電腦以來,突出表現一國科技實力的超級電腦,堪稱集萬千寵愛于一身的高科技寵兒,在諸如天氣預報、生命科學的基因分析、核工業、軍事、航天等高科技領域大展身手,讓各國科技精英競折腰,目前,各國都在著手研發億億級超級電腦。

製億億級超級電腦勢在必行

據 英國廣播公司(BBC)近日報道,美國國防部高級研究計畫局(Darpa)正在緊鑼密鼓地研製億億級(exascale,10的18次方)超級電腦,該 電腦每秒能夠進行億億次(exaflop)浮點運算,其運行速度將是目前世界上運算速度最快的電腦Jaguar(美洲豹)的1000倍左右。 Darpa在聲明中指出,該研究計畫的最終目標是“讓電腦徹底改頭換面”。

BBC報道,目前,美國能源部橡樹嶺國家實驗室的超級電腦Jaguar的運算速度為每秒1.75千兆次(petaflop,1千兆次即每秒進行10的15次方次浮點運算)。

Darpa已經授權英特爾公司、英偉達公司、麻省理工學院、桑迪亞國家實驗室等攜手打造該超級電腦,Darpa預計原型機將于2018年研製成功。

Darpa表示,新超級電腦主要用于分析軍事設備和感測器產生的海量資料。新研究項目名為“普適高性能計算(UHPC)”,旨在沖破摩爾定律的藩籬。

另據英特爾公司的網站報道,英特爾將聯合法國研究機構,建立歐洲Exascale研發中心,共同研發exaflop級別的超級電腦。

另外,早在2006年,日本文部科學省就開始致力研製新一代超級電腦,希望于2012年率先研製出億億級超級電腦,預定的研發費用為1230億日元。

讓超級電腦的運算速度達到每秒億億次不僅僅是電腦發展史上的一個裏程碑,它也將讓很多學科躍上新的高度;讓科學家和醫生更好地理解海量資料;讓科學家研 發出新的技術來使雲計算達到一定的規模,使龐大的分散式電腦能夠模擬現實;幫助研究人員建立三維立體可視圖像而非影片遊戲來運行無窮無盡的假定推測情 景,以此增加細節的精確度,正如電影《星際迷航系列》中的“全息甲板”等。

而且,億億級超級電腦系統也將在高清晰氣候模型的設計和製造、生物能源產品的研製、智慧型柵格的研發以及熔解能源的設計等方面大顯身手。

降低能耗和改進軟體設計是關鍵

億億級超級電腦的能耗成為研究人員關註的焦點,IBM公司深度計算部門的副總裁戴夫·特瑞克在超級電腦大會上表示,Jaguar超級電腦耗能7兆瓦。 一台隻配置中央處理器處理核心的億億級超級電腦耗能約20億瓦特,相當于一個中等規模的原子能核工廠的耗能,降低能耗將成為研究人員考慮的要點。

據 BBC報道,美國軍方授權研製新一代超級電腦的廠商也需要研製出一種全新的節能晶片,以減少超級電腦的能耗,也有公司考慮使用將加速器與中央處理器相 結合的混合方式來達到降低能耗的目的。布蘭德強調說,使用加速器是實現億億級電腦可行性戰略的關鍵所在,套用軟體可以利用加速器來首先邁進億億級計算的 “大門”。另外,有專家認為,億億級超級電腦系統的核心處理器的數量大概在1000萬到1億個之間。特瑞克強調說,運行這麽多核心的系統有可能頻繁出現 故障,必須採取更加靈活有效的方式來重新設計解決這些問題的套用工具。

有鑒于此,美國軍方正在著力研發全新的計算架構和編程模式,解決傳統計算架構遭遇的能源使用問題和計算擴展限製問題。Darpa指出,新超級電腦系統比現有系統“能效高100倍至1000倍,而且性能更高,並且相應的軟體編程也比現有的超級電腦系統更容易”。

也有研究人員提出,讓超級電腦的設計盡可能簡單是關鍵,目前的很多超級電腦設計都很簡單,比如,IBM公司的“紅杉”超級電腦的大小隻有一個上網本的一半,而且也沒有暴露在外面的電線。

美國勞倫斯利弗莫爾國家實驗室先進技術部門助理副主管馬克·西格也強調說,設計簡潔是關鍵,億億級超級電腦的部件可能比目前的超級電腦要少,IBM公司的藍色基因L超級電腦(Blue Gene/L)嵌製了動態隨機存儲器、電壓調控模組以及千兆位乙太網,但是,其設計也非常簡潔。

新一代超級電腦的成本可能非常高,目前的超級電腦的成本高達1億美元,即使exascale級超級電腦能夠進行工業化的生產,其成本可能為10億美元左右,這可是一筆巨大的投資。

速度單位

超級電腦速度以每秒的浮點運算"FLOPS"來作量度單位。 常見的表示電腦中的數量或速度用的單位英漢對照如下:

1K=2^10=1,024

1M=2^20=1,024×1,024=1,048,576

1G=2^30=1,024×1,024×1,024=1,073,741,824

1T=2^40=1,024×1,024×1,024×1,024=1,099,511,627,776

1P=2^50=1,024×1,024×1,024×1,024×1,024=1,125,899,906,842,624

1E=2^60=1,024×1,024×1,024×1,024×1,024×1,024=1,152,921,504,606,846,976

1Z=2^70=1,024×1,024×1,024×1,024×1,024×1,024×1,024=1,180,591,620,717,411,303,424

1Y=2^80=1,024×1,024×1,024×1,024×1,024×1,024×1,024×1,024=1,208,925,819,614,629,174,706,176

(電腦中的進位在涉及縮寫時通常是以2^10(1024)為進位,首碼縮寫引用國際單位製之SI prefixes。)

目前最快的超級電腦

截止到2016年6月,目前世界上運算速度最快的超級電腦是,由國家並行電腦工程技術研究中心研製(中國),

使用中國自主晶片製造的“神威太湖之光”,它的浮點運算速度達到每秒9.3億億次,是之前在全球超級電腦

500強榜單上連續六度稱雄的由中國國防科技大學研製的“天河二號”超級電腦浮點運算速度的兩倍。​​

過往的超級電腦

2009年10月,中國研製的第一台千萬億次超級電腦在湖南長沙亮相,這台名為天河一號的電腦位居同日公布的中國超級電腦前100強之首,也使中國成為繼美國之後世界上第二個能夠研製千萬億次超級電腦的國家。全系統峰值性能為每秒1.206PFlops。2008年11月,IBM的Roadrunner成為當時最快的超級電腦,運算能力為1.105PFlops。2008年11月16日,美國Cray超級電腦公司推出Jaguar系列,運算能力為1.059PFlops,採用45376顆四核心的Opteron處理器,362TB的存儲器,傳輸總頻寬284GB/Sec,硬碟容量10,750TB,內部的資料匯流排頻寬532TB/Sec。這台電腦將放置在美國的國家高速電腦中心,並開放給各界有需要的團體申請使用。2007年11月,IBM的Blue Gene/L,運算能力為478.2 TFlops,安裝了32768個處理器。它是PowerPC架構的修改版本,正式運作版本被推出到很多地點,包括羅蘭士利物摩亞國家實驗室(Lawrence Livermore National Laboratory)。在Blue Gene/L之前,最快的超級電腦是日本電氣株式會社在橫濱地球科學學院的地球模擬器。它由640個特別設計的8階矢量處理器根據NEC SX-6架構所組成的叢集,使用UNIX的修改版本。在地球模擬器之前,最快的超級電腦是美國加州羅蘭士利物摩亞國家實驗室的ASCI White,它的冠軍位置維持了2.5年。

類超級運算

某些分散式運算把叢集超級運算推至極限。例如SETI@home計畫現在平均有667.716 TeraFLOPS運算能力。.2009年4月,Folding@home聲稱擁有超過8PFLOPS運算能力。GIMPS運算能力也高達18TFLOPS。Google的搜尋引擎系統Google server farm總處理能力界乎于126及316TFLOPS之間。Tristan Louis估計這個系統等于32000至79000台雙2 GHzXeon電腦。 由于散熱問題,Google的搜尋引擎系統應該屬于格線運算。

科幻中的超級電腦

Matrix-“母體”是電影《黑客帝國》(The Matrix)中,由機器所創造出的一個模擬環境,用以控製人類,並從人類身上吸取能源。Skynet-“天網”是電影《終結者》(The Terminator)中美國軍方所開發具有人工智慧的超級電腦,但後來它具有自我意識而以全人類為敵。HAL 9000TRANSLTR是丹·布朗(Dan Brown)的小說-《數位城堡》(Digital Fortress)中美國國家安全局(NSA)所暗中開發的超級電腦,主要用來監聽網際網路分組,破解一切可能對國家安全造成威脅的加密訊息,包括加密的電子郵件,但是它的存在不被政府所承認。Veda-“吠陀”是日本動漫《機動戰士高達 00》(Mobile Suit Gundam00)中由雪兒·亞克斯迪卡(Chall Acustica)所集成的量子型電腦,由天人組織(Celestial Being)所使用,連線上地球所有網路,瞬間獲得任何資訊,計算出預算方案。能與所謂“變革者”(Innovator)及原始變革者以腦量子波為媒介進行同步連線。“山拿”(X.A.N.A)來自動漫《Code Lyoko》/《虛幻勇士》/【進入固力果】/【至NET奇兵】一台有人工智慧的超級電腦,原用于計算,後用與摧毀軍事機密,有倒轉時空的能力。他的發明者後來發現此功能後不斷使用,導致X.A.N.A不斷自我升級。于是不斷發動Lyoko裏的圓塔(開啓後可用于計算使用)通過電纜對人類進行破壞。    

中國之夢

台北時間6月17日下午,在德國萊比錫召開的2013國際超級計算大會上,一個令國人驕傲的訊息傳來:由國防科技大學研製的天河二號超級電腦系統,以峰值計算速度每秒5.49億億次、持續計算速度每秒3.39億億次的優異性能,位居全球超級電腦500強排行榜之首。

創造奇跡的奧秘何在?該校電腦學院政委劉學民說:“把五星紅旗插上世界超算之巔,是‘天河人’始終追逐的中國超算夢。”

有兩件事雖然過去很多年,卻總是被“天河人”提起——

改革開放前,我國由于沒有國際先進水準的高性能電腦,勘探的石油礦藏資料和資料不得不用飛機送到國外去處理,不僅費用昂貴,而且受製于人;國內一家單位想進口一台運算速度每秒400萬次的電腦,外方居然提出:為這台機器建一個玻璃房子“安全區”,中方人員上機操作,必須在外方監控下進行。

往事歷歷在目,始終激勵“天河人”奮勇拼搏,向世界超算的“珠穆朗瑪峰”攀登。

1978年,他們承擔了我國首台億次巨型電腦研製任務,以慈雲桂為代表的一大批科技人員,瞄準世界先進巨型機技術奮力攻關,于1983年11月將“銀河”億次巨型電腦展現在世人面前,實現了我國巨型機零的突破。此後,他們又相繼研製出“銀河”系列巨型機,將我國高性能計算技術一步步推向國際前沿。

跨入新世紀,“天河人”吹響了攀登世界科技高峰的集結號——早日研製出我國的千萬億次超級電腦系統。

2009年金秋時節,天河一號橫空出世。2010年11月,經過系統升級後的天河一號,在第36屆國際超級電腦500強排行榜上位居世界第一。然而,僅8個月後,天河一號的冠軍地位被日本一台名為“京”的超級電腦取代。兩年之後,天河一號的世界排名滑落至第8名。

當外界認為天河一號風光不再之時,“天河人”正鉚足勁兒向著新的高峰攀登。在先期技術攻關基礎上,他們主動請纓申報了國家科技部“十二五”863計畫信息技術領域“高效能電腦研製”重大項目,打響了一場新的攻堅戰。

為了創造新的“中國速度”,科研人員夜以繼日地奮力攻關,“周周5加2,天天白加黑”,成為“天河人”的工作常態。一名主任設計師的女兒6月份參加聯考,但為了天河二號,她沒有時間來照顧女兒,隻能通過簡訊交流。她發給女兒的一條簡訊,訴說著“天河人”的共同心聲:孩子,媽媽幹的是國家的大工程,也像你準備聯考一樣到了沖刺的階段。讓我們一起完美沖過終點線吧。

在天河二號的研製過程中,每當遇到技術瓶頸時,大家總是群策群力,集智攻關,以至于很多設計理念、創新點子說不清到底該屬于誰,成果即便獲獎,也隻能署少數人的名字。面對榮譽得失,大家總是胸懷坦蕩:“能參與這樣大的國家工程,我們感到無比自豪。”

這就是“天河人”的使命感與責任心。正是憑著這種精神,他們在天河二號研製中,自主創新實現了新型異構多態體系結構,取得了一系列技術創新和進步,使天河二號具有高性能、低能耗、套用廣、易使用等特點。

據了解,天河二號將作為廣州超級計算中心的業務主機,今年下半年安裝交付,主要套用于大科學、大工程以及產業升級和信息化建設等領域。廣汽研究院有關專家介紹,在新車研發中,利用天河二號進行汽車碰撞和空氣動力學模擬計算,隻需3到5次實車碰撞,兩個月就能完成任務。

創新無止境。在天河二號再次奪冠之時,“天河人”又打響了一場攻克高性能超級計算技術的戰鬥。

相關詞條

其它詞條