2017-12-03 10:37:04

超级计算机

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超级计算机(chao ji ji suan ji):能够执行一般个人电脑无法处理的大资料量与高速运算的电脑。其基本组成组件与个人电脑的概念无太大差异,但规格与性能则强大许多,是一种超大型电子计算机。具有很强的计算和处理数据的能力,主要特点表现为高速度和大容量,配有多种外部和外围设备及丰富的、高功能的软件系统。现有的超级计算机运算速度大都可以达到每秒一太(Trillion,万亿)次以上。

超级计算机是计算机中功能最强、运算速度最快、存储容量最大的一类计算机,多用于国家高科技领域和尖端技术研究,是一个国家科研实力的体现,它对国家安全,经济和社会发展具有举足轻重的意义。是国家科技发展水平和综合国力的重要标志。

基本信息

  • 中文名

    超级计算机

  • 外文名

    Super computer

  • 速度度量单位

    每秒的浮点运算"FLOPS"

  • 国际机构

    国际超级计算机大会组委会

  • 机构简称

    ISC

折叠 编辑本段 基本介绍

超级计算机技术已不再是一个新鲜的话题,中国国家并行计算机工程技术研究中心都已推出自己的超级计算机,但比较而言,以美国两院院士、“世界超级涡轮式刀片计算机之父”白兢兢博士为首的专家团队回归祖国后研发出的超级计算机仍然具有绝对的优势。

新一代的超级计算机采用涡轮式设计,每个刀片就是一个服务器,能实现协同工作,并可根据应用需要随时增减。单个机柜的运算能力可达460.8千亿次/秒,理论上协作式高性能超级计算机的浮点运算速度为100万亿次/秒,实际高性能运算速度测试的效率高达84.35%,是名列世界最高效率的超级计算机之一。通过先进的架构和设计,它实现了存储和运算的分开,确保用户数据、资料在软件系统更新或CPU升级时不受任何影响,保障了存储信息的安全,真正实现了保持长时、高效、可靠的运算并易于升级和维护的优势。

2011年6月21日国际TOP500组织宣布,日本超级计算机“京”(K computer)以每秒8162万亿次运算速度成为全球最快的超级计算机。

由日本政府出资,富士通制造的巨型计算机“K Computer”目前落户于日本理化研究所,并成功从美国手中夺回运算速度排行榜第一的宝座。以每秒8162万亿次运算速度成为全球最快的超级计算机。 “K Computer”当前运算速度为每秒8千万亿次,而到2012年完全建成时,其运算速度将达到每秒一万万亿次。“K Computer”比现居第二的中国超级计算机速度快出约3倍,甚至比排名第2至第6的计算机运算速度总和还要快。

2017年6月19日最新全球超级计算机500强榜单正式出炉,中国“神威·太湖之光”夺得冠军。

6月28日,中国宣布超级计算机“神威太湖之光”研制成功,以每秒9.3亿亿次的速度再次成为全球最快的计算机。

折叠 编辑本段 技术应用

折叠 应用概述

级计算机是计算机中功能最强、运算速度最快、存储容量最大的一类计算机,多用于国家高科技领域和尖端技术研究,是国家科技发展水平和综合国力的重要标志。

随着超级计算机运算速度的迅猛发展,它也被越来越多的应用在工业、科研和学术等领域。我国现阶段超级计算机拥有量为22台(中国内地19台,香港1台,台湾2台),居世界第2位,就拥有量和运算速度在世界上处于领先地位,但就超级计算机的应用领域来说我们和发达国家美国、德国等国家还有较大差距。如何利用超级计算机来为我们的工业、科研和学术等领域服务已经成为我们今后研究发展的一个重要课题。超级计算机是一个国家科研实力的体现,它对国家安全,经济和社会发展具有举足轻重的意义。我国超级计算机及其应用的发展为我国走科技强国之路提供了坚实的基础和保证。

折叠 我国超级计算机现状

作为高科技发展的要素,超级计算机早已成为世界各国经济和国防方面的竞争利器。经过我国科技工作者几十年不懈地努力, 我国的高性能计算机研制水平显著提高,成为继美国、日本之后的第三大高性能计算机研制生产国。

家863软件专业孵化器(昆明)基地积极加强与由美国国家工程院院士、美国艺术与科学院院士、世界超级涡轮式刀片计算机之父陈世卿博士领衔的超级计算核心技术和科学家团队的合作,计划引进其拥有完全自主知识产权的具有世界领先技术的超级计算机以及相关行业领域的解决方案,利用超级计算机强大的科学计算、事务处理和信息服务能力,借助其提供信息服务的强大引擎或平台,整合资源,协同作业,解决污染整治对算法、方程、建模、模拟等复杂计算的需求。

超级计算机被称为“经济转型和科学研究加速器”,超级计算机的广泛应用能够带动国家整体科技创新能力的增强。但是目前中国超级计算机普遍面临硬件性能强大应用领域匮乏的问题,科研机构、高校和企业用户目前存在超级计算机应用成本过高、软件开发滞后、设备利用率低等问题。

面对中国超级计算机的应用不足问题,我们看到了一些国内服务器主导厂商的努力转变,在2009年浪潮发布“倚天”桌面超级计算机,借助CPU-GPU协同计算加速架构,单机计算能力最高可达每秒4万亿次,真正实现了将超级计算机从庞大的机房和计算中心转移到了用户的桌面。

浪潮还与国际超级计算机大会组委会(International Supercomputing Conference,简称ISC)联合举办“首届中国大学生超级计算机竞赛暨ISC12国际大学生超级计算机竞赛中国区选拔赛”,比赛将使用一项基准性能测试(Linpack测试)和四项应用测试(CPMD、CP2K、Openfoam、Nemo)重点考察参赛队组建的超级计算机的综合性能,具有明显的应用导向,是对参赛队伍超级计算机应用能力的全面考察。大赛主办方浪潮集团也强调,比赛将会成为一个权威、专业、公平的超算应用领域的竞赛和交流平台,推动中国超算的应用研究和人才培养

折叠 世界超级计算机现状

美国劳伦斯·利弗莫尔(Lawrence · Livermore )国家实验室内,由IBM设计的蓝色基因/L在测试中以每秒 136.8 兆的计算速度记录一个高峰值之后恢复了最高点。IBM称,在一次完整的过程中, 系统应该有两倍的动力,即峰值表现超过 360 teraflops。

来自德国美国的研究人员,每年两次颁布动力最为强大的500个计算机的名单。最近的名单出现在德国海德堡举行的国际超级计算机会议上。这些高端计算机都是由各种奇特的制造方法完成,而不是由标准成分组成的。尽管这样,计算机也可以达到一个极高的速度。

过去两年,多数接近最高的500个名单的计算机是由普通的电脑硬盘连同新奇的软件组成。但是现在情况不同了,一些系统开始决定这些排名。举例来说,现在的冠军蓝色基因/L, 是经过特殊设计的系统,同时合并了空前的 65,536 个人处理器,再加之可升级的模版设计。此系统不但比传统的系统更有动力而且也比较紧凑避免了供电不足。IBM 的汤姆斯J 沃森研究中心设计的被称为BGW的蓝色基因机器是本次500名单中的第二名,这进一步说明了此设计理念的正确性。这一系统与蓝色基因/ L 的模组设计一样,只是有较小的处理器并且只可以记录 91.2 teraflops 峰值处理动力。

现在,没有一部在1997年制造的计算机有能力进入最高500名单。高速计算争霸的战争表明:传统计算机处理器与超级处理器的差别。日本政府最近宣布计划赞助一部处理速度高达1000 teraflops- 或 petaflop计算机的发展,希望在2010年之前可以面世.

折叠 中国的TOP10

2011年中国高性能计算机性能TOP100排行榜

 序号研制厂商/单位型号CPU核数Linpack值(Gflops)峰值(Gflops)效率
1国防科大/浪潮天河一号A/7168x2 Intel Hexa Core Xeon X5670 2.93GHz + 7168 Nvidia Tesla M2050@1.15GHz+2048 Hex Core FT-1000@1GHz/私有高速网络80Gbps2027522566000.004701000.000.546
2国家并行计算机工程技术研究中心神威蓝光/8575x16 Core 申威1600@975MHz/QDR Infiniband137200795900.001070160.000.744
3国防科大天河一号A-HN/2048x2 Intel Hexa Core Xeon X5670 2.93GHz + 2048 Nvidia Tesla M2050@1.15GHz/私有高速网络80Gbps53248771700.001343200.000.575
4曙光曙光星云/ 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中科院过程所Mole-8.5 Cluster/320x2 Intel QC Xeon E5520 2.26 Ghz + 320x6 Nvidia Tesla C2050/QDR Infiniband33120370300.001138440.000.325
7曙光曙光星云/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

本排行榜为中国软件行业协会数学软件分会、国家863高性能计算机评测中心和中国计算机学会高性能计算专业委员会联合公开发布的2011年中国高性能计算机性能TOP100排行榜,版权属于中国软件行业协会数学软件分会,欢迎各方提供准确信息。

折叠 编辑本段 发展历程

[1]由古至今:

年份超级计算机FLOPS(实测性能)地点
1942年Atanasoff–Berry Computer (ABC)30 OPS美国衣阿华州立大学
1943年TRE Heath Robinson200 OPS英国帕雷屈里庄园
1944年FlowersColossus5 kOPS英国Dollis Hill Post Office Research Station
1946年UPennENIAC100 kOPS美国马里兰州战争部阿伯丁试基地
1954年IBM NORC67 kOPS美国维珍妮亚州海军试验基地
1956年MIT TX-083 kOPS美国麻省理工大学
1958年IBMAN/FSQ-7400 kOPS美国空军23号基地
1960年UNIVACLARC250 kFLOPS美国加州罗兰士利物摩亚国家实验室
1961年IBM 7030 "Stretch"1.2 MFLOPS美国新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室
1964年CDC 66003 MFLOPS美国加州罗兰士利物摩亚国家实验室
1969年CDC 760036 MFLOPS
1974年CDC STAR-100100 MFLOPS
1975年Burroughs ILLIAC IV150 MFLOPS美国加州NASA恩斯研究中心
1976年Cray-1250 MFLOPS美国新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室
1981年CDC Cyber 205400 MFLOPS(世界很多地方)
1983年Cray X-MP/4941 MFLOPS美国新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室,波音公司
1984年M-132.4 GFLOPS苏联莫斯科计算机科学研究学院
1985年Cray-2/83.9 GFLOPS美国加州罗兰士利物摩亚国家实验室
1989年ETA10-G/810.3 GFLOPS美国佛罗里达大学
1990年NECSX-3/44R23.2 GFLOPS日本府中市NEC府中厂
1993年Thinking MachinesCM-5/102465.5 GFLOPS美国新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室;美国国家安全局
1994年
Fujitsu Numerical Wind Tunnel
124.50 GFLOPS
日本国家宇航实验室
1997年Intel ParagonXP/S 140
143.40 GFLOPS
美国山迪亚国家实验室
1994年Fujitsu Numerical Wind Tunnel170.40 GFLOPS日本国家宇航实验室
1996年Hitachi SR2201/1024220.4 GFLOPS日本东京大学

Hitachi/Tsukuba CP-PACS/2048
368.2 GFLOPS
日本筑波市筑波大学电算物理中心
1997年IntelASCI Red/91521.338 TFLOPS美国山迪亚国家实验室
1999年IntelASCI Red/96322.3796 TFLOPS
2000年IBM ASCI White7.226 TFLOPS美国加州罗兰士利物摩亚国家实验室
2002年NEC 地球模拟器35.86 TFLOPS日本地球模拟器中心
2004年IBM Blue Gene/L70.72 TFLOPS美国能源部/IBM
2005年IBM Blue Gene/L136.8 TFLOPS美国能源部/NNSA/LLNL
2007年IBM Blue Gene/L478.2 TFLOPS美国能源部/NNSA/LLNL
2008年IBM Roadrunner1.026 PFLOPS美国新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室
2009年CrayXT52.331 PFLOPS美国橡树岭国家实验室
2010年天河一号(TH-1)2.507 PFLOPS中国天津国家超级计算中心
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[2]

折叠 编辑本段 相关信息

折叠 世界十大超级计算机

2010年10月数据

天津的天河-1A已经安装完毕,速度全球第一,比第二名的美国国家实验室的计算机快30%,速度达到每秒2.5千万亿次运算。

全球高性能计算机TOP500排行榜官方网站5月31日发布了最新的“500强”名单,中国首台实测性能超过千万亿次的高性能计算机“星云”跻身世界超级计算机第二位。

超级计算机名称 开发公司/院校 所在机构 运算速度(最大) 运转速度(峰值)

走鹃(Roadrunner) IBM 美国洛斯阿拉莫斯国家实验室 1105 Tflops 1456.7Tflops

美洲虎(Jaguar) Cray 美国橡树岭国家实验室 1.059 Tflops 1381.4Tflops

尤金(JuGene) IBM 德国尤里希研究中心 825.5 Tflops 1002.7Tflops

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

蓝色基因L(BlueGene/L) IBM 美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室 478.2 Tflops 596.38Tflops

北海巨妖 XT5(Kraken XT5) Cray 美国国际计算科学研究院 463.30Tflops 607.20Tflops

蓝色基因 P(BlueGene/P) IBM 美国阿贡国家实验室 458.61 Tflops 557.06Tflops

巡游者(Ranger) Sun 美国德克萨斯高级计算中心 433Tflops 579Tflops

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

尤罗帕(JUROPA) Sun 德国尤里希研究中心 274Tlops 308Tflops

2009年全球超级计算机排行

据美国《新科学家》网站报道,随着科学技术的迅猛发展,计算机的运行速度也越来越快,大型超级计算机不断问世。国际TOP500组织是发布全球已安装的超级计算机系统排名的权威机构,他们以超级计算机基准程序Linpack测试值为序进行排名,每年发布两期全球超级计算机500强排行榜。在11月份刚刚出炉的排行榜上,美国的“美洲豹”荣登榜首宝座,中国的“天河一号”名列第五位。

1. 美洲豹

“美洲豹”超级计算机系统隶属于美国能源部,坐落于美国橡树岭国家实验室。在本期排行榜上,它以每秒1.8千万亿次的运算速度超越“走鹃”而名列榜首,它的运算速度比“走鹃”快大约70%。“美洲豹”是一台民用计算机,将主要用于模拟气候变化、能源产生以及其他基础科学的研究。

2. 走鹃

自2008年6月起到本期排行榜出炉之前,“走鹃”一直稳居TOP500排行榜榜首位置,它也是世界上第一台打破每秒千万亿次运算速度的超级计算机。“走鹃”位于美国新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯国家实验室,它也是一种IBM系统计算机,每秒运算速度可达1042万亿次。它采用了一系列专门针对游戏和商业的技术,包括用于索尼“游戏站3”的九核Cell处理器和AMD双核皓龙处理器。因此,“走鹃”是全球第一台采用Cell处理器的混合式超级计算机。“走鹃”系统主要用于对美国核武器进行复杂而秘密的评估。

3. 海妖

“海妖”超级计算机由美国田纳西大学国家计算科学研究院所研制。“海妖”系统中拥有10万个AMD双核皓龙处理器,运算速度为每秒831万亿次,它主要用于一些高端服务器或工作站中。“海妖”也是世界上由学术机构所拥有的运算速度最快的计算机。

4. 尤金

“尤金”是欧洲运算速度最快的巨型计算机,曾经也名列全球排行榜第二名。它是由德国尤利希超级计算机中心所研制,采用的是IBM蓝色基因/P型机设计方案,使用许多小型、低能耗的芯片。该方案中,每一个独立处理器的最大运行速度为850兆赫,甚至比普通家用电脑的处理速度都还要慢。但是,“尤金”巨型机总共拥有292000个处理器芯片,如此多的芯片使得它的整体运算速度高达每秒825万亿次。本图拍摄于今年初,当时科学家们正在对其进行升级。

5. 天河一号

“天河一号”是首次进入全球超级计算机500强排行榜。它是中国首台千万亿次超级计算机系统,其系统峰值性能为每秒1206万亿次双精度浮点运算,Linpack测试值达到每秒563.1万亿次。“天河一号”是由天津滨海新区和国防科技大学共同建设的国家超级计算机天津中心所研制,它的运算速度是中国此前最快的超级计算机的四倍多。在“天河一号”中,共有6144个Intel处理器和5120个AMD图像处理单元(相当于普通电脑中的图像显示卡)。“天河一号”将广泛应用于航天、勘探、气象、金融等众多领域,为国内外提供超级计算服务。

超级计算机是世界高新技术领域的战略制高点,是体现科技竞争力和综合国力的重要标志。各大国均将其视为国家科技创新的重要基础设施,投入巨资进行研制开发。 

2010年6月最新数据

Top1 美洲豹 美国橡树岭国家实验室

Top2 曙光星云深圳国家超级计算机中心

Top3 走鹃洛斯阿拉莫斯国家实验室

Top4 海妖 美国田纳西大学国家计算科学研究院

Top5 尤金德国尤利希超级计算机中心所

Top6 Pleiades超级计算机 先进超级计算设备的艾姆斯研究中心

Top7 天河 天津国家超级计算机中心

折叠 亿亿级超级计算机

自1976年美国克雷公司推出了世界上首台运算速度达每秒2.5亿次的超级计算机以来,突出表现一国科技实力的超级计算机,堪称集万千宠爱于一身的高科技宠儿,在诸如天气预报、生命科学的基因分析、核工业、军事、航天等高科技领域大展身手,让各国科技精英竞折腰,目前,各国都在着手研发亿亿级超级计算机。

制亿亿级超级计算机势在必行

据 英国广播公司(BBC)近日报道,美国国防部高级研究计划局(Darpa)正在紧锣密鼓地研制亿亿级(exascale,10的18次方)超级计算机,该 计算机每秒能够进行亿亿次(exaflop)浮点运算,其运行速度将是目前世界上运算速度最快的计算机Jaguar(美洲豹)的1000倍左右。 Darpa在声明中指出,该研究计划的最终目标是“让计算机彻底改头换面”。

BBC报道,目前,美国能源部橡树岭国家实验室的超级计算机Jaguar的运算速度为每秒1.75千兆次(petaflop,1千兆次即每秒进行10的15次方次浮点运算)。

Darpa已经授权英特尔公司、英伟达公司、麻省理工学院、桑迪亚国家实验室等携手打造该超级计算机,Darpa预计原型机将于2018年研制成功。

Darpa表示,新超级计算机主要用于分析军事设备和传感器产生的海量数据。新研究项目名为“普适高性能计算(UHPC)”,旨在冲破摩尔定律的藩篱。

另据英特尔公司的网站报道,英特尔将联合法国研究机构,建立欧洲Exascale研发中心,共同研发exaflop级别的超级计算机。

另外,早在2006年,日本文部科学省就开始致力研制新一代超级计算机,希望于2012年率先研制出亿亿级超级计算机,预定的研发费用为1230亿日元。

让超级计算机的运算速度达到每秒亿亿次不仅仅是计算机发展史上的一个里程碑,它也将让很多学科跃上新的高度;让科学家和医生更好地理解海量数据;让科学家研 发出新的技术来使云计算达到一定的规模,使庞大的分布式计算机能够模拟现实;帮助研究人员创建三维立体可视图像而非视频游戏来运行无穷无尽的假定推测情 景,以此增加细节的精确度,正如电影《星际迷航系列》中的“全息甲板”等。

而且,亿亿级超级计算机系统也将在高清晰气候模型的设计和制造、生物能源产品的研制、智能栅格的研发以及熔解能源的设计等方面大显身手。

降低能耗和改进软件设计是关键

亿亿级超级计算机的能耗成为研究人员关注的焦点,IBM公司深度计算部门的副总裁戴夫·特瑞克在超级计算机大会上表示,Jaguar超级计算机耗能7兆瓦。 一台只配置中央处理器处理核心的亿亿级超级计算机耗能约20亿瓦特,相当于一个中等规模的原子能核工厂的耗能,降低能耗将成为研究人员考虑的要点。

据 BBC报道,美国军方授权研制新一代超级计算机的厂商也需要研制出一种全新的节能芯片,以减少超级计算机的能耗,也有公司考虑使用将加速器与中央处理器相 结合的混合方式来达到降低能耗的目的。布兰德强调说,使用加速器是实现亿亿级计算机可行性战略的关键所在,应用软件可以利用加速器来首先迈进亿亿级计算的 “大门”。另外,有专家认为,亿亿级超级计算机系统的核心处理器的数量大概在1000万到1亿个之间。特瑞克强调说,运行这么多核心的系统有可能频繁出现 故障,必须采取更加灵活有效的方式来重新设计解决这些问题的应用工具。

有鉴于此,美国军方正在着力研发全新的计算架构和编程模式,解决传统计算架构遭遇的能源使用问题和计算扩展限制问题。Darpa指出,新超级计算机系统比现有系统“能效高100倍至1000倍,而且性能更高,并且相应的软件编程也比现有的超级计算机系统更容易”。

也有研究人员提出,让超级计算机的设计尽可能简单是关键,目前的很多超级计算机设计都很简单,比如,IBM公司的“红杉”超级计算机的大小只有一个上网本的一半,而且也没有暴露在外面的电线。

美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室先进技术部门助理副主管马克·西格也强调说,设计简洁是关键,亿亿级超级计算机的部件可能比目前的超级计算机要少,IBM公司的蓝色基因L超级计算机(Blue Gene/L)嵌制了动态随机存储器、电压调控模组以及千兆位以太网,但是,其设计也非常简洁。

新一代超级计算机的成本可能非常高,目前的超级计算机的成本高达1亿美元,即使exascale级超级计算机能够进行工业化的生产,其成本可能为10亿美元左右,这可是一笔巨大的投资。

折叠 速度单位

超级计算机速度以每秒的浮点运算"FLOPS"来作量度单位。 常见的表示电脑中的数量或速度用的单位英汉对照如下:

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

(电脑中的进制在涉及缩写时通常是以2^10(1024)为进制,前缀缩写引用国际单位制之SI prefixes。)

折叠 目前最快的超级计算机

截止到2016年6月,目前世界上运算速度最快的超级计算机是,由国家并行计算机工程技术研究中心研制(中国),

使用中国自主芯片制造的“神威太湖之光”,它的浮点运算速度达到每秒9.3亿亿次,是之前在全球超级计算机

500强榜单上连续六度称雄的由中国国防科技大学研制的“天河二号”超级计算机浮点运算速度的两倍。[4]

折叠 过往的超级计算机

2009年10月,中国研制的第一台千万亿次超级计算机在湖南长沙亮相,这台名为天河一号的计算机位居同日公布的中国超级计算机前100强之首,也使中国成为继美国之后世界上第二个能够研制千万亿次超级计算机的国家。全系统峰值性能为每秒1.206PFlops。2008年11月,IBM的Roadrunner成为当时最快的超级计算机,运算能力为1.105PFlops。2008年11月16日,美国Cray超级计算机公司推出Jaguar系列,运算能力为1.059PFlops,采用45376颗四核心的Opteron处理器,362TB的存储器,传输总带宽284GB/Sec,硬盘容量10,750TB,内部的数据总线带宽532TB/Sec。这台电脑将放置在美国的国家高速电脑中心,并开放给各界有需要的团体申请使用。2007年11月,IBM的Blue Gene/L,运算能力为478.2 TFlops,安装了32768个处理器。它是PowerPC架构的修改版本,正式运作版本被推出到很多地点,包括罗兰士利物摩亚国家实验室(Lawrence Livermore National Laboratory)。在Blue Gene/L之前,最快的超级计算机是日本电气株式会社在横滨地球科学学院的地球模拟器。它由640个特别设计的8阶矢量处理器根据NEC SX-6架构所组成的丛集,使用UNIX的修改版本。在地球模拟器之前,最快的超级计算机是美国加州罗兰士利物摩亚国家实验室的ASCI White,它的冠军位置维持了2.5年。

折叠 类超级运算

某些分布式运算把丛集超级运算推至极限。例如SETI@home计划现在平均有667.716 TeraFLOPS运算能力。.2009年4月,Folding@home声称拥有超过8PFLOPS运算能力。GIMPS运算能力也高达18TFLOPS。Google的搜寻引擎系统Google server farm总处理能力界乎于126及316TFLOPS之间。Tristan Louis估计这个系统等于32000至79000台双2 GHzXeon电脑。 由于散热问题,Google的搜寻引擎系统应该属于网格运算。

折叠 科幻中的超级计算机

Matrix-“母体”是电影《黑客帝国》(The Matrix)中,由机器所创造出的一个模拟环境,用以控制人类,并从人类身上吸取能源。Skynet-“天网”是电影《终结者》(The Terminator)中美国军方所开发具有人工智能的超级计算机,但后来它具有自我意识而以全人类为敌。HAL 9000TRANSLTR是丹·布朗(Dan Brown)的小说-《数字城堡》(Digital Fortress)中美国国家安全局(NSA)所暗中开发的超级计算机,主要用来监听互联网分组,破解一切可能对国家安全造成威胁的加密消息,包括加密的电子邮件,但是它的存在不被政府所承认。Veda-“吠陀”是日本动漫《机动战士高达 00》(Mobile Suit Gundam00)中由雪儿·亚克斯迪卡(Chall Acustica)所集成的量子型计算机,由天人组织(Celestial Being)所使用,连接上地球所有网络,瞬间获得任何资讯,计算出预算方案。能与所谓“变革者”(Innovator)及原始变革者以脑量子波为媒介进行同步连接。“山拿”(X.A.N.A)来自动漫《Code Lyoko》/《虚幻勇士》/【进入格力高】/【至NET奇兵】一台有人工智能的超级计算机,原用于计算,后用与摧毁军事机密,有倒转时空的能力。他的发明者后来发现此功能后不断使用,导致X.A.N.A不断自我升级。于是不断发动Lyoko里的圆塔(开启后可用于计算使用)通过电缆对人类进行破坏。    

折叠 编辑本段 中国之梦

北京时间6月17日下午,在德国莱比锡召开的2013国际超级计算大会上,一个令国人骄傲的消息传来:由国防科技大学研制的天河二号超级计算机系统,以峰值计算速度每秒5.49亿亿次、持续计算速度每秒3.39亿亿次的优异性能,位居全球超级计算机500强排行榜之首。

创造奇迹的奥秘何在?该校计算机学院政委刘学民说:“把五星红旗插上世界超算之巅,是‘天河人’始终追逐的中国超算梦。”

有两件事虽然过去很多年,却总是被“天河人”提起——

改革开放前,我国由于没有国际先进水平的高性能计算机,勘探的石油矿藏数据和资料不得不用飞机送到国外去处理,不仅费用昂贵,而且受制于人;国内一家单位想进口一台运算速度每秒400万次的计算机,外方居然提出:为这台机器建一个玻璃房子“安全区”,中方人员上机操作,必须在外方监控下进行。

往事历历在目,始终激励“天河人”奋勇拼搏,向世界超算的“珠穆朗玛峰”攀登。

1978年,他们承担了我国首台亿次巨型计算机研制任务,以慈云桂为代表的一大批科技人员,瞄准世界先进巨型机技术奋力攻关,于1983年11月将“银河”亿次巨型计算机展现在世人面前,实现了我国巨型机零的突破。此后,他们又相继研制出“银河”系列巨型机,将我国高性能计算技术一步步推向国际前沿。

跨入新世纪,“天河人”吹响了攀登世界科技高峰的集结号——早日研制出我国的千万亿次超级计算机系统。

2009年金秋时节,天河一号横空出世。2010年11月,经过系统升级后的天河一号,在第36届国际超级计算机500强排行榜上位居世界第一。然而,仅8个月后,天河一号的冠军地位被日本一台名为“京”的超级计算机取代。两年之后,天河一号的世界排名滑落至第8名。

当外界认为天河一号风光不再之时,“天河人”正铆足劲儿向着新的高峰攀登。在先期技术攻关基础上,他们主动请缨申报了国家科技部“十二五”863计划信息技术领域“高效能计算机研制”重大项目,打响了一场新的攻坚战。

为了创造新的“中国速度”,科研人员夜以继日地奋力攻关,“周周5加2,天天白加黑”,成为“天河人”的工作常态。一名主任设计师的女儿6月份参加高考,但为了天河二号,她没有时间来照顾女儿,只能通过短信交流。她发给女儿的一条短信,诉说着“天河人”的共同心声:孩子,妈妈干的是国家的大工程,也像你准备高考一样到了冲刺的阶段。让我们一起完美冲过终点线吧。

在天河二号的研制过程中,每当遇到技术瓶颈时,大家总是群策群力,集智攻关,以至于很多设计理念、创新点子说不清到底该属于谁,成果即便获奖,也只能署少数人的名字。面对荣誉得失,大家总是胸怀坦荡:“能参与这样大的国家工程,我们感到无比自豪。”

这就是“天河人”的使命感与责任心。正是凭着这种精神,他们在天河二号研制中,自主创新实现了新型异构多态体系结构,取得了一系列技术创新和进步,使天河二号具有高性能、低能耗、应用广、易使用等特点。

据了解,天河二号将作为广州超级计算中心的业务主机,今年下半年安装交付,主要应用于大科学、大工程以及产业升级和信息化建设等领域。广汽研究院有关专家介绍,在新车研发中,利用天河二号进行汽车碰撞和空气动力学模拟计算,只需3到5次实车碰撞,两个月就能完成任务。

创新无止境。在天河二号再次夺冠之时,“天河人”又打响了一场攻克高性能超级计算技术的战斗。[3]

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