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    來源： 中國新聞網

  6月17日電 據央視報道，今日公布的全球超級計算機500強排行榜中，中國“天河二號”成為全球最快超級計算機。

   2013年5月，我國研制成功世界上首臺5億億次(50PFlops)超級計算機——“天河二號”，這是國家863計劃“十二五”高效能計算機重大項目的階段性成果。天河二號雙精度浮點運算峰值速度達到每秒5.49億億次，Linpack(國際上流行的用于測試高性能計算機浮點計算性能的軟件)測試性能已達到每秒3.39億億次。

   由國防科技大學等單位研制的天河二號5億億次超級計算機，在體系結構、微異構計算陣列、高速互連網絡、加速存儲架構、并行編程模型與框架、系統容錯設計與故障管理、綜合化能耗控制技術以及高密度高精度結構工藝等方面，突破了一系列核心關鍵技術。

  與2010年11月獲得TOP500第一的天河一號相比，天河二號峰值計算速度和持續計算速度均提升10倍以上，計算密度(單位面積上的計算能力)提升了10倍以上，系統能效比(單位能耗的計算速度)是天河一號的3倍。

  天河二號擬于2013年底前在廣州投入實際運行，目前，正在開展技術人員培訓、機房建設等工作。天河二號將服務于珠三角地區以及包括香港、澳門在內的周邊區域。

   簡介

  中國的一臺叫做「天河2號」的超級計算機，跑出了30.65PFlops的驚人紀錄，比當今世界上最快的那臺還要快上 74%！

   這份成績的驚人之處在與，這是基于Intel平臺的天河2號（又稱銀河2號）還沒開足馬力的情況下取得的成績。經過一次5小時的LINPACK測試,動用了16,000個節點中的14,336個，也就是90%的運算節點，測到了前面提到的30.65PFlops（1 petaflop=1千萬億次浮點計算/秒）LINPACK軟件包被用來測試全球500強大型計算機的運算能力。現在的Top1是美國的泰坦，有17.5PFlops的計算速度。天河2號的效能比是1.935GFlops/瓦，略遜于泰坦的2.143GFlops/瓦。

   天河2號的數據，本周在田納西大學教授Jack Dongarra的論文中被披露，他編寫了LINPACK軟件包，并且負責每年修訂500強排行榜兩次。教授沒有說明，天河2號的戰績是否會正式收提交，并被錄到最新的排行榜中。國際TOP500組織在6月17日公布最新全球超級計算機500強榜單，由中國國防科技大學研制的“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計算機。這也是中國超級計算機時隔兩年半之后重返世界之巔。

   天河2號計劃今年年底入駐廣州的國家超級計算機中心，天河2號的組裝和測試主要由中國國防科技大學(NUDT)承擔。一旦驗收通過，天河2號將對外開放平臺，用于實驗和教育領域。

   天河2號使用Intel Ivy Bridge和Xeon Phi 處理器，「32,000課Ivy Bridge的Xeon和48,000顆的Xeon Phi共計2,120,000個內核。」Dongarra寫道。天河2擁有12.4PB的硬盤和1.4PB的內存。NUDT采用自己的分布式計算技術，Dongarra描述為：「光電混合傳輸技術(optoelectronics hybrid transport technology)，上層采用主干拓撲結構，通過13個路由，每個路由有576個端口連接。并運行麒麟LINUX系統。」

  理論上，天河2號具備54.9PFlops的計算能力。但Top500上的機器大多達不到理論值，但如果天河2號開足馬力，還有很大的提升空間。

  天河2號是天河1號的后續產品，天河1號曾經在2010年11月等上過Top500的頭把交椅，而且長時間排在前8位，運算能力2.57PFlops。

   清華大學教授、國家科技重大專項“核心電子器件、高端通用芯片及基礎軟件產品”(簡稱“核高基”專項)總體組副總師魏少軍3月2日表示，根據該專項“面向大規模科學計算的高性能多核CPU”課題計劃安排，2011年，中國將采用FT-1500CPU構建全自主國產千萬億次計算機——“天河二號”。

   中國科技部重大專項辦公室當天就國家科技重大專項進展情況舉行媒體吹風會，魏少軍教授介紹“核高基”專項情況時透露了上述信息。他說，2009年，中國首臺千萬億次計算機“天河一號”研制成功，運行“核高基”專項支持研制的銀河麒麟操作系統，列當年底國際超級計算機500強排名第五位、亞洲第一位，使中國成為繼美國之后世界上第二個能夠研制千萬億次超級計算機的國家。

   相對上世紀頗負盛名的"兩彈一星"，"核高基"專項被譽為中國新時期的"兩件(核心電子器件、基礎軟件)一芯(高端通用芯片)"，主要涵蓋核心電子器件、高端通用芯片、基礎軟件產品三個方向，掌握其關鍵技術并實現產業化，對于中國實現以信息化帶動工業化、確保國家信息安全至關重要。

  在高端通用芯片方向，"核高基"專項重點部署了高性能服務器多核CPU、安全適用計算機CPU及嵌入式CPU;基礎軟件產品方向，重點部署了操作系統、數據庫、辦公軟件、中間件、重大信息化應用等基礎軟件。

  展望

  目標是到2020年，形成中國高端通用芯片和基礎軟件產品的自主研發與產業體系。面向3G移動通信網絡的智能手機嵌入式軟件平臺以及3G應用網絡化運行平臺的研發及產業化，"核高基"專項安排了"智能手機嵌入式軟件平臺研發及產業化"和"面向新型網絡應用模式的網絡化操作系統"課題，目前已經取得較大進展。

  運算速度以每秒千萬億次計算的超級計算機“天河二號”將進駐廣州，它將如何影響我們的生活？昨天，國防科學技術大學計算機學院副院長、天河二號工程副總指揮、天河超級計算機系統新聞發言人李楠做客市科信局舉辦的“珠江科學大講堂”。

  應用多與國家重大工程相關

   “所謂超級計算機，就是在同時代里，運算速度達到最高級別的大容量巨型計算機！”李楠比喻：“比如，使用千萬億次超級計算機計算1小時，相當于13億人同時用計算器計算20年。”

  李楠介紹，超級計算機有五個超級，就是速度超級快、容量超級大、耗電超級多、造價超級貴。“目前，超級計算機的應用已與國計民生密不可分。它的應用多與國家重大工程相關，比如日本的‘京’，主要用于地震海嘯預測、生命科學、新藥研制，而美國的‘泰坦’主要用于研究氣候變遷、核研究、材料科學等等。”

   “超級計算機已經變成‘國之重器’，世界各國在超級計算機的研制上競爭激烈。”據介紹，2010年時，我國研制的首臺千萬億次超級計算機“天河一號”曾在全球500強計算機中排名第一，但在2011年時被日本的超級計算機“京”超越了。到了2012年，美國“泰坦”又超越了“京”。

  一期工程將于下月17日發布

   李楠還向在場聽眾披露，“‘天河二號’已被確認為正在建設中的“國家超級計算廣州中心”的主機，其一期工程的標志性成果即將于6月17日國際國內同步發布，二期工程2015年底前完成。”他說，“天河二號”的計算速度達到110P，11億億次；容量達到1.5億億個字節，相當于15000個1T硬盤的總容量。“預計‘天河二號’約300個機柜，它的性能是美國超級計算機‘泰坦’的4倍，體積是‘泰坦’的1.5倍。”

  “天河二號”今年能否在國際超算大會中打敗美國超級計算機，奪得“頭位”呢？對此，李楠充滿期待卻不愿評論，他表示，“到時要看結果才知道。”

   可大大提高天氣預報準確率

  李楠還向在場聽眾介紹：“超算中心的進駐與老百姓生活也有很大關系。比如超算在天氣中的應用，可以大大提高天氣預報的準確率，又比如在娛樂產業的應用，阿凡達的電影中，超過三分之二的人物與景象都是通過超級計算機計算出來的。”[1]

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   峰值性能的飛躍

   2008年9月下線的中國第一臺超百萬億次超級計算機“曙光5000A”，運算峰值速度為每秒230萬億次。一年后，隨著“天河一號”研制成功，中國高性能計算機的峰值性能提升到了每秒1206萬億次。 這個數字意味著，“天河一號”計算一天，一臺配置Intel　雙核CPU、主頻為2．5GHz的微機需要計算160年。就共享存儲總容量而言，“天河一號”的存儲量相當于4個藏書量為2700萬冊的國家圖書館。 “我聽到‘天河一號’研制成功的消息時很震驚，我們原來預計千萬億次的計算機要到2010年底才在中國出現。”中國科學院軟件所研究員張云泉說，“這是我國高性能計算機發展史上新的里程碑。” 高性能計算機又稱巨型計算機或超級計算機。在超級計算機不斷提高運算速度的過程中，千萬億次是一個難以逾越的“瓶頸”。 美國早在上個世紀90年代就提出了做千萬億次巨型計算機的目標，直到2007年才實現。截至2009年6月，世界上僅有3臺千萬億次的計算機。 “國際計算機界認為，從百萬億次提升到千萬億次是一個質的變化，不可能通過單純擴大規模來實現，而是需要體系結構上的改變。”國防科技大學教授竇文華說，“天河一號”采用了全新的多陣列可配置協同并行的體系結構，從而實現了系統性能的提升。 竇文華認為，這種體系結構具備構建下一個量級即萬萬億次計算機的能力，將會成為下一代高新計算機的主流結構。 千萬億次計算機的出現，為中國高科技計劃的實施提供了一個更為廣闊的平臺。 “某些領域的現實需求，已經超出了目前巨型機的能力。”竇文華說，氣候預報、環境控制、飛行器設計、系統生物學等領域都需要千萬億次甚至更高性能的計算機。因此，“天河一號”投入使用后，必將推動科學研究的速度。

  中國第一

  七大技術四大特點打造“中國第一” 一臺千萬億次的“天河一號”，是否等于10個百萬億次巨型機之和？中國科學院院士周興銘說，系統的效能絕不是各單元計算效能的簡單疊加。 “如果用高性能微處理器直接堆出一個千萬億次的系統，功率會大得驚人，用戶可能連電費都付不起，同時機器的可靠性很低，根本無法穩定工作。表面上看‘干活’的器件多了，結果卻是‘三個和尚沒水吃’。”周興銘說，“天河一號”采用7項關鍵技術，使得“一加一”的結果盡量接近“二”，從而發揮出機器最大的整體效能。 這7項技術包括：多陣列可配置協同并行體系結構、高速率擴展互聯通信技術、高效異構協同計算技術、基于隔離的安全控制技術、虛擬化的網絡計算支撐技術、多層次的大規模系統容錯技術和系統能耗綜合控制技術。 周興銘介紹說，由于采用了一系列創新技術，這臺計算機具有四大特點： ——高性能。無論是1206萬億次的峰值性能，還是563．1萬億次的Linpack實測性能，均位于國內榜首、世界一流。 ——低能耗。能耗是每瓦電創造的計算效能，“天河一號”目前能效為每瓦4．3億次運算，與2009年6月公布的Top500（全球超級計算機前500強）排名第一的美國“走鵑”（Roadrunner）相當。參照2009年6月公布的Green500（全球綠色超級計算機前500強）排名，“天河一號”可以位居第5。 ——高安全。“天河”實現了不同用戶間數據和工作信息的相互隔離。對用戶來說，相當于到銀行租個保險柜，鑰匙掌握自己手里。 ——易使用。“傻瓜化”的操作界面和菜單、鼠標等常規操作，讓機器的使用變得簡單。同時，作為一臺國際通用的標準化的超級計算機，“天河”上能運行來自各行業的各種程序，不存在兼容性問題。 公共服務設施承載三大功能 按照工程計劃，“天河一號”將于2009年底至2010年在天津市濱海新區落戶，成為國家超級計算天津中心的業務主機，面向國內外提供超級計算服務。

  天河功能

      “天河”工程辦公室主任李楠說，“天河一號”在投入使用后將實現三大功能。 第一，作為提供超級計算服務的全球公共科研設施，“天河”向國內外用戶開放。無論身在何處，用戶都可以通過國際互聯網使用“天河”進行科學計算。 第二，作為產業帶動平臺，“天河”上集中的當今時代最先進的信息技術將逐步轉移到其他產業，從而解決國家與社會發展中的各種問題。 第三，作為吸引人才的平臺，“天河”將進一步匯聚來自世界各地的尖端技術人才，對國民經濟和世界科技的可持續發展作出更多貢獻。 目前中國的巨型計算機用戶主要集中在石油勘探、天氣預報、基礎研究等領域。上個世紀末期，西方發達國家的汽車、建筑、動漫等行業已經開始普及巨型計算機。 “我國對高性能計算機的需求已經進入一個高峰期。”李楠說，“天河”將用于石油勘探數據處理、生物醫藥研究、航空航天裝備研制、資源勘探和衛星遙感數據處理、金融工程數據分析、環渤海生態動力和污染數值模擬、基礎科學理論計算等方面。 與國家超級計算天津中心同時開始建設的，還有位于深圳的中心。這一南一北兩個國家級的超級計算中心，將成為中國高科技發展的重要引擎。 超級計算機是否只是科學研究者的“專利”？李楠介紹說，超級計算機的應用與老百姓的生活息息相關，最常見的天氣預報就是超級計算的結果。而隨著超級計算機的服務能力在未來進一步拓展，很可能會誕生一個龐大的巨型機服務產業，面向個人用戶提供服務。 “比方說，未來的天氣預報可能進一步定時化，個人可以隨時詢問某個局部區域在某個特定時間段的天氣情況。”李楠說。 超級計算機會代替人腦嗎？ 如同一場你追我趕的比賽，每過幾年甚至更短的時間，全世界超級計算機的運算速度就會刷新一次。超級計算機的能力有極限嗎？它們是否會在未來代替人腦？科幻電影中計算機統治世界的故事，讓人們對這一古老話題的猜想從未停止。 “計算機無法代替人腦。”國防科技大學教授李思昆說，人腦與計算機的一個根本區別在于，人能夠發現規律，而計算機只能根據人發現的規律和設計的方法進行計算。 李思昆說，超級計算機之所以能與人對弈，就是因為人們把下棋的規律轉化成了可以計算的模型。 “辯證法認為，世界是有規律的。但還有很多問題比如愛情，人類尚未發現其中的規律，而已經發現的規律中也有可計算的和不可計算的。換句話說，只要人類能夠發現規律、并且找到方法把規律變成可計算的問題從而建立起物理和數學模型，計算機就能夠替代人類在這些問題中的勞動。”李思昆說。 人腦的奇妙性，讓科學計算與世界無限未知的哲學命題緊密相連。 僅就代數計算而言的話，“天河一號”一秒鐘能進行1206萬億次計算，人卻只能進行大約一次運算。然而，記住對方的長相這樣一個人在瞬間就能完成的圖像識別工作，計算機卻要經歷一個極其復雜的并行計算過程。

  天河一號

  第一臺國產千萬億次超級計算機2009年10月29日在湖南長沙亮相，作為算盤這一古老計算器的發明者，中國擁有了歷史上計算速度最快的工具。

   超級計算機系統

   每秒鐘1206萬億次的峰值速度和每秒563.1萬億次的Linpack實測性能，使這臺名為“天河一號”的計算機位居同日公布的中國超級計算機前100強之首，也使中國成為繼美國之后世界上第二個能夠自主研制千萬億次超級計算機的國家。

   這個速度意味著，如果用“天河一號”計算一秒，則相當于全國13億人連續計算88年。如果用“天河一號”計算一天，一臺當前主流微機得算160年。“天河一號”的存儲量，則相當于4個國家圖書館藏書量之和。

   新聞資料

  2013年5月，我國研制成功世界上首臺5億億次(50PFlops)超級計算機——“天河二號”，這是國家863計劃“十二五”高效能計算機重大項目的階段性成果。天河二號雙精度浮點運算峰值速度達到每秒5.49億億次，Linpack(國際上流行的用于測試高性能計算機浮點計算性能的軟件)測試性能已達到每秒3.39億億次。

  由國防科技大學等單位研制的天河二號5億億次超級計算機，在體系結構、微異構計算陣列、高速互連網絡、加速存儲架構、并行編程模型與框架、系統容錯設計與故障管理、綜合化能耗控制技術以及高密度高精度結構工藝等方面，突破了一系列核心關鍵技術。

  與2010年11月獲得TOP500第一的天河一號相比，天河二號峰值計算速度和持續計算速度均提升10倍以上，計算密度(單位面積上的計算能力)提升了10倍以上，系統能效比(單位能耗的計算速度)是天河一號的3倍。
天河二號擬于2013年底前在廣州投入實際運行，目前，正在開展技術人員培訓、機房建設等工作。天河二號將服務于珠三角地區以及包括香港、澳門在內的周邊區域。

  參考資料 

• 1． 中國“天河二號”成為全球最快超級計算機 ．鳳凰網．20130617[引用日期2013-06-17]．