“神威·太湖之光”運算系統(tǒng)機倉
新一期全球超級計算機500強榜單6月20日公布,使用中國自主芯片制造的“神威太湖之光取代“天河二號”登上榜首,中國超算上榜總數首次超過美國,名列第一。
實現三大突破
“神威·太湖之光”計算機系統(tǒng)由國家并行計算機工程技術研究中心研制,落戶在國家超級計算無錫中心,2015年12月21日完成整機系統(tǒng)性能測試,目前由清華大學負責運營。
“神威·太湖之光”的研制是“十二五”期間國家863計劃信息技術領域的重要部署,也是國家長期支持、技術積累的成果。這套超級計算機系統(tǒng)取得了三大突破,其峰值性能、持續(xù)性能、性能功耗比三項關鍵指標均居世界第一。
其一,數量級的突破。這是全球第一臺運行速度超過10億億次/秒的超級計算機,峰值性能高達12.54億億次/秒,持續(xù)性能達到9.3億億次/秒,接近“天河二號”的3倍。楊廣文教授打了個比方說,“神威·太湖之光”一分鐘的計算能力相當于全球72億人同時用計算器不間斷計算32年。
其二,自主研發(fā)的突破。與“天河二號”采用INTEL處理器不同,“神威·太湖之光”全部采用自主中國芯:“申威26010”眾核處理器。在國家超級計算無錫中心1000平米的主機房內,整齊排布著兩組共40個運算機倉,每個機倉容納1024個芯片,共計40960個芯片。據介紹,其單芯片的計算能力相當于3臺2000年全球排名第一的超級計算機,當前性能指標達到國際領先水平。
其三,綠色節(jié)能的突破。楊廣文教授說,過去超級計算機的用電量堪比一個中小城市,業(yè)界因此把能效比作為衡量其先進性的一項重要指標?!皬牡凸摹⒏呒啥鹊奶幚砥髟O計,到高速高密度的工程實現技術;從世界領先的高效水冷技術,到軟硬件協同、智能化的功耗控制方法,‘神威·太湖之光’實現了層次化、全方位的綠色節(jié)能,功耗比達到每瓦特60.51億次運算。”
“神威·太湖之光”運算系統(tǒng)機倉內部
角逐“國之重器”
計算與理論研究、科學實驗并稱為人類探索未知世界的三大科學手段。超級計算屬于戰(zhàn)略高技術領域,是世界各國競相角逐的科技制高點。
我國自863計劃實施以來,即持續(xù)支持超級計算系統(tǒng)的研發(fā),但鑒于處理器設計制造起步較晚、基礎薄弱,相當一段時間都不能擺脫受制于人的局面。2015年4月,美國宣布對中國禁售高性能處理器,再次為我們敲響警鐘。楊廣文教授表示,此番“神威·太湖之光”問鼎之舉,足以打消由此給中國超算發(fā)展帶來的顧慮。
航空航天、石油勘探、車船設計、動漫制作、新藥研發(fā)、生物信息、氣候模擬……超級計算廣泛應用在從實體經濟到戰(zhàn)略領域的諸多方面?!耙粋€系統(tǒng)先讓它好用,才能把它用好?!睏顝V文教授表示,國家超級計算無錫中心將圍繞江蘇省及長三角經濟圈的科技創(chuàng)新和產業(yè)升級發(fā)展需求,充分發(fā)揮清華大學的學科優(yōu)勢建設高性能計算和大數據服務環(huán)境,未來計劃依托這個平臺在無錫建設高性能計算機產業(yè)園。
截至目前,國家超級計算無錫中心已經承接了國內30多個重大應用項目。其中,清華大學地球系統(tǒng)科學研究中心在“神威·太湖之光”計算機系統(tǒng)上首次實現了百萬核規(guī)模、高分辨率的地球系統(tǒng)數值模擬。清華大學研究人員薛巍介紹,此前我國的地球模擬系統(tǒng)模式只能達到200公里網格規(guī)模的分辨率,現在已可以開展25公里網格分辨率的地球系統(tǒng)模擬工作,甚至在海洋上還可以達到10公里,這就可以提供更局地更全面的地球演變過程的情況。
“有了這套計算機系統(tǒng),我們可以在30天內完成未來100年的地球氣候模擬,這在之前是不可想象的。”薛巍說,更為重要的是,它將全面提升我國應對極端氣候事件和自然災害的減災防災能力,同時大大增強我國在全球溫室氣體減排談判中的科學話語權。此外,國家計算流體力學實驗室對“天宮一號”返回路徑的數值模擬結果,將為“天宮一號”返回提供精確預測;上海藥物所開展的藥物篩選和疾病機理研究,短短2周便完成常規(guī)需要10個月的計算,大大加速了白血病、癌癥、禽流感等方向的藥物設計進度。
戈登貝爾獎被喻為計算機高性能應用領域的諾貝爾獎。楊廣文教授透露,2016年度戈登貝爾獎的6個提名中,“神威·太湖之光”就占了3個,分別涉及大氣、海洋、材料三個領域的應用,今年有望實現我國在這個獎項上零的突破。
“神威·太湖之光”創(chuàng)紀錄之后,百億億次量級計算機的研制也已經列入了我國“十三五”的攻堅目標。
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