中国“超算”超越:从千万亿次到百亿亿次

科技杂谈   杨静   2014-05-23 12:04  

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超级计算机是大国综合实力的象征,也是确保国家竞争优势的重要保证。在科学技术飞速发展的今天,超级计算机已成为大国重器之一。

据悉,目前世界排名首位的我国天河二号超级计算机,预计到2015年底峰值速度将升级到每秒10亿亿次以上。而同样由国防科技大学研发,诞生于2009年10月29日的天河一号是我国首台峰值千万亿次的超级计算机。这样,从天河一号的千万亿次到天河二号的十亿亿次,天河系列超级计算机的峰值速度在6年内将提升100倍,提高两个量级。

超级计算的中国道路

在计算机产业发展中,有个著名的摩尔定律,集成电路IC上可容纳的晶体管数目,约每隔18个月便会增加一倍,性能也会提升一倍,这一定律揭示了信息技术进步的速度。但为什么超级计算机的发展速度比摩尔定律还要快这么多呢?带着这一问题,笔者采访了中国计算机学会高性能计算专业委员会秘书长、中科院计算所张云泉研究员。张云泉研究员解释道:超级计算机的性能实际上是10年翻1000倍!而超级计算机之所以有超越摩尔定律的发展速度,是因为超级计算机一方面以计算机技术的摩尔定律为基础提升速度,另一方面又通过采用大量处理器的并行体系架构进行横向扩展,通过并行计算获得更多的性能提升。所以,超级计算机的性能服从于10年翻1000倍的超级定律,其发展完全可以用一日千里来形容。

追根溯源,美国的超级计算机发展,始于上世纪40年代的曼哈顿计划,由于超级计算机在核能、军事、原子弹和生命科学等国家战略命脉上起到的关键推动作用,在美国、日本等国家,超级计算的早期发展也一直是采用举国体制进行投资研制。

如今,超级计算机已成为衡量一国科技综合实力的标志,在诸如天气预报、基因工程、核工业、军事、天体物理模拟、航空航天等高科技领域大展身手。据张云泉研究员介绍:中国超级计算机的发展历程,虽然比美欧日等发达国家短,但从21世纪在国际舞台上惊艳亮相以来,树立了一个又一个里程碑。例如2004年,曙光4000A位列世界十大超级计算机,中国高性能计算机首次进入世界前十;2009年,天河1号在世界上首次采用CPU加GPU的异构加速体系结构设计出千万亿次超级计算机;2010年11月,由国防科大设计的天河1A首次为中国夺得世界TOP500排行榜的第一名;2011年神威蓝光第一次全部采用国产CPU和国产水冷技术研制出千万亿次超级计算机;2013年天河二号又以峰值计算速度每秒5.49亿亿次连续两次夺得世界第一等。

中国近年来在超级计算机领域的连续突破引起了美国的强烈关注。超级计算机领域的大国竞争是双方经济实力、计算机领域科研能力、高性能计算机保有量及其应用水平的综合较量。美国一些高性能计算学术研究机构估计中国在超级计算机领域和美国的差距是10年以上,这是对中国使用商用和国产技术的公开信息评估的结果,但科技创新的发展有时会是指数性的,很难预料。张云泉研究员分析,经过多年的赶超,中国与美国在超级计算机的发展水平上,综合差距应该还在十年以上。其中超级计算机硬件系统的研制水平双方互有伯仲,差距不大甚至中国能够偶尔赶超,但在软件系统设计和应用软件的研制及推广方面的差距则在十年以上。此外,欧洲在超级计算机的应用方面水平很高,但缺乏制造超级计算机设备的的竞争力。日本在超级计算机大国竞赛方面的竞争优势主要体现在应用方面,其超级计算机硬件系统的研制水平在逐渐被中国赶超。

根据世界超级计算机TOP500排行榜和中国高性能计算机TOP100排行榜的数据综合来看,截至2013年11月,国防科大研制的“天河二号”仍是世界上性能最强大的超级计算机。该系统是中国国防科技大学与信息技术制造企业浪潮集团合作的产物。它采用了数万枚英特尔公司的“至强”多核处理器和“至强”Phil众核协处理器及数千颗国产FT-1500多核处理单元,与此同时国防科大还开发了其使用的高速互联网络和麒麟Linux操作系统。

据英特尔公司技术计算高级架构师何万青博士介绍,天河二号超级计算机建造服务于公共事业,在硬件速度上已经是全球第一,在此基础之上,国内的主要研发工作已转移到大规模并行软件的开发和实际应用推广方面。英特尔公司在全球范围内长期支持超级计算机的设计和建设,高性能计算也是其重要的技术高地。在天河一号和天河二号的开发过程中,英特尔中国公司配备了专业团队为用户提供产品技术支持。

正因为超级计算能力已经成为评价一个国家综合国力的标准之一,也是中国自主创新实力的一种展现,因此我国对超级计算的投入也十分巨大,取得了举世瞩目的成果。

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责任编辑:榆木 关键词: 超级计算机


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