研發(fā)背景

超級計(jì)算機(jī)，被稱為“國之重器”，超級計(jì)算屬于戰(zhàn)略高技術(shù)領(lǐng)域，是世界各國競相角逐的科技制高點(diǎn)，也是一個(gè)國家科技實(shí)力的重要標(biāo)志之一。自中國863計(jì)劃實(shí)施以來，國家高度重視并且支持超級計(jì)算系統(tǒng)的研發(fā)，但由于基礎(chǔ)薄弱起步較晚，在國際舞臺(tái)中一直受制于人，美國更是在2015年宣布對中國禁售高性能處理器。

組成結(jié)構(gòu)

神威·太湖之光超級計(jì)算機(jī)由40個(gè)運(yùn)算機(jī)柜和8個(gè)網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜組成。每個(gè)運(yùn)算機(jī)柜比家用的雙門冰箱略大，打開柜門，4塊由32塊運(yùn)算插件組成的超節(jié)點(diǎn)分布其中。每個(gè)插件由4個(gè)運(yùn)算節(jié)點(diǎn)板組成，一個(gè)運(yùn)算節(jié)點(diǎn)板又含2塊“申威26010”高性能處理器。一臺(tái)機(jī)柜就有1024塊處理器，整臺(tái)“神威·太湖之光”共有40960塊處理器。每個(gè)單個(gè)處理器有260個(gè)核心，主板為雙節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，每個(gè)CPU固化的板載內(nèi)存為32GBDDR3-2133。

整體布局

至于機(jī)房擺放，太湖之光采用了兩側(cè)各20個(gè)計(jì)算機(jī)柜和存儲(chǔ)機(jī)柜、中間單列網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)機(jī)柜的布局，占地面積605平方米。

主要性能

1.峰值性能125.436PFlops，世界第二

2.持續(xù)性能93.015PFlops，世界第一

3.性能功耗比6051MFlops/W，世界第一

蟬聯(lián)冠軍

2016年6月20日，在法蘭克福世界超算大會(huì)上，國際TOP500組織發(fā)布的榜單顯示，“神威·太湖之光”超級計(jì)算機(jī)系統(tǒng)登頂榜單之首，不僅速度比第二名“天河二號”快出近兩倍，其效率也提高3倍。

2016年11月14日，新一期全球超級計(jì)算機(jī)500強(qiáng)（TOP500）榜單，中國“神威·太湖之光”以較大的運(yùn)算速度優(yōu)勢輕松蟬聯(lián)冠軍。算上此前“天河二號”的六連冠，中國已連續(xù)4年占據(jù)全球超算排行榜的最高席位。

2017年6月19日下午，在德國法蘭克福召開的ISC2017國際高性能計(jì)算大會(huì)上，“神威·太湖之光”超級計(jì)算機(jī)以每秒12.5億億次的峰值計(jì)算能力以及每秒9.3億億次的持續(xù)計(jì)算能力，再次斬獲世界超級計(jì)算機(jī)排名榜單TOP500第一名。本次奪冠也實(shí)現(xiàn)了我國國產(chǎn)超算系統(tǒng)在世界超級計(jì)算機(jī)冠軍寶座的首次三連冠，國產(chǎn)芯片繼續(xù)在世界舞臺(tái)上展露光芒。

2017年11月13日，新一期全球超級計(jì)算機(jī)500強(qiáng)榜單發(fā)布，中國超級計(jì)算機(jī)“神威·太湖之光”和“天河二號”連續(xù)第四次分列冠亞軍，且中國超級計(jì)算機(jī)上榜總數(shù)又一次反超美國，奪得第一。此次中國“神威·太湖之光”和“天河二號”再次領(lǐng)跑，其浮點(diǎn)運(yùn)算速度分別為每秒9.3億億次和每秒3.39億億次。

2018年11月12日，新一期全球超級計(jì)算機(jī)500強(qiáng)榜單在美國達(dá)拉斯發(fā)布，中國超算“神威·太湖之光”位列第三名。

應(yīng)用場景

以清華大學(xué)為主體的科研團(tuán)隊(duì)首次實(shí)現(xiàn)了百萬核規(guī)模的全球10公里高分辨率地球系統(tǒng)數(shù)值模擬，將全面提高我國應(yīng)對極端氣候和自然災(zāi)害的減災(zāi)防災(zāi)能力；

國家計(jì)算流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)室對“天宮一號”返回路徑的數(shù)值模擬將為“天宮一號”順利回家提供精確預(yù)測；

上海藥物所開展的藥物篩選和疾病機(jī)理研究，大大加速了白血病、癌癥、禽流感等方向的藥物設(shè)計(jì)進(jìn)度。

2016年11月18日凌晨4：20時(shí)許（北京時(shí)間），2016年度“戈登·貝爾”獎(jiǎng)的謎底終于在美國鹽湖城舉行的國際超算大會(huì)（SC16）上揭曉。中科院軟件所楊超研究員與清華大學(xué)副教授薛巍、付昊桓等人聯(lián)合北師大組成的研究團(tuán)隊(duì)?wèi){借在“神威·太湖之光”上運(yùn)行的“全球大氣非靜力云分辨模擬”應(yīng)用一舉摘得該項(xiàng)錦標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了我國高性能計(jì)算應(yīng)用成果在該獎(jiǎng)項(xiàng)上零的突破。此次全球共有6項(xiàng)應(yīng)用成果入圍“戈登·貝爾”獎(jiǎng)最終提名，其中3項(xiàng)都是依托“神威·太湖之光”完成的。其余2項(xiàng)應(yīng)用分別為國家海洋局海洋一所與清華大學(xué)合作的“高分辨率海浪數(shù)值模擬”和中科院網(wǎng)絡(luò)中心的“鈦合金微結(jié)構(gòu)演化相場模擬”。

獲獎(jiǎng)記錄

7月15日，權(quán)威的世界紀(jì)錄認(rèn)證機(jī)構(gòu)吉尼斯世界紀(jì)錄宣布，位于國家超級計(jì)算機(jī)無錫中心的“神威·太湖之光”在德國法蘭克福國際超算大會(huì)（ISC）公布的新一期全球超級計(jì)算機(jī)500強(qiáng)榜單中以3倍于第二名的運(yùn)算速度名列第一，是“運(yùn)算速度最快的計(jì)算機(jī)”。

“神威·太湖之光”由國家并行計(jì)算機(jī)工程技術(shù)研究中心研制，全部采用中國國產(chǎn)處理器構(gòu)建，是世界上首臺(tái)峰值計(jì)算速度超過十億億次的超級計(jì)算機(jī)，其峰值計(jì)算速度達(dá)每秒12.54億億次。

依托“神威·太湖之光”，在天氣氣候、航空航天、海洋科學(xué)、新藥創(chuàng)制、先進(jìn)制造、新材料等重要領(lǐng)域取得了一批應(yīng)用成果。其中，由中科院軟件所、清華大學(xué)和北京師范大學(xué)申報(bào)的“全球大氣非靜力云分辨模擬”課題，由國家海洋局海洋一所和清華大學(xué)申報(bào)的“全球高分辨率海浪數(shù)值模式”課題，由中科院網(wǎng)絡(luò)中心申報(bào)的“鈦合金微結(jié)構(gòu)演化相場模擬”課題分別入圍了高性能計(jì)算應(yīng)用領(lǐng)域的最高獎(jiǎng)——“戈登貝爾獎(jiǎng)”，這是中國在該領(lǐng)域的首次突破。吉尼斯世界紀(jì)錄大中華區(qū)總裁羅文向國家超級計(jì)算機(jī)無錫中心主任楊廣文先生頒發(fā)吉尼斯世界紀(jì)錄認(rèn)證書。

研制意義

中國計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)高性能計(jì)算專委會(huì)秘書長張?jiān)迫硎?，“神威·太湖之光”是國?nèi)第一臺(tái)全部采用國產(chǎn)處理器構(gòu)建的世界第一的超級計(jì)算機(jī)。它是根據(jù)國家科技部863計(jì)劃研制的，研制周期用了接近3年，但之前的預(yù)研時(shí)間無法估算?！捌鋵?shí)，我們在去年底就知道‘神威·太湖之光’具有拿世界冠軍的能力，但當(dāng)時(shí)出于保密考慮一直沒有對外發(fā)布?！?/p>

對于中國超算的國產(chǎn)化情況，張?jiān)迫榻B說，按照評估，“天河”系列的國產(chǎn)化程度是70%左右，濟(jì)南超算中心的“神威藍(lán)光”超級計(jì)算機(jī)能達(dá)到85%以上，“神威·太湖之光”的處理器則是全國產(chǎn)的。

“中國已在這場比賽中大幅領(lǐng)先”，美國勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室副主任西蒙稱，超級計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的每一部件均在中國本土制造意義重大。該實(shí)驗(yàn)室是超級計(jì)算機(jī)的主要用戶，協(xié)助編制全球超級計(jì)算機(jī)500強(qiáng)名單?！癟OP500”網(wǎng)站評論說，“神威·太湖之光”的性能結(jié)束了“中國只能依靠西方技術(shù)才能在超算領(lǐng)域拔得頭籌”的時(shí)代。

“憑借一套搭載本土自主研發(fā)處理器芯片的世界一流超級計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，中國鞏固了在這一計(jì)算機(jī)最高領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位。”《華爾街日報(bào)》20日稱，“神威·太湖之光”是中國首臺(tái)未使用美國芯片技術(shù)且運(yùn)行速度排名世界第一的計(jì)算機(jī)?！按饲拔涣械谝坏摹旌佣枴褂昧擞⑻貭柟狙邪l(fā)的芯片，去年出臺(tái)的一項(xiàng)美國出口禁令使該系統(tǒng)未能獲得升級所需芯片?！?/p>

正如《華爾街日報(bào)》所說，我國863計(jì)劃持續(xù)支持超級計(jì)算系統(tǒng)的研發(fā)，但在處理器設(shè)計(jì)制造方面，相當(dāng)一段時(shí)間都不能擺脫受制于人的局面。2015年4月，美國商務(wù)部發(fā)布公告，決定禁止向中國4家國家超級計(jì)算機(jī)機(jī)構(gòu)出售“至強(qiáng)”(XEON)芯片。當(dāng)時(shí)張?jiān)迫诮邮堋董h(huán)球時(shí)報(bào)》專訪時(shí)表示，禁售短期內(nèi)可能造成“天河二號”升級計(jì)劃拖延，但長期來看“是倒逼中國推進(jìn)超算國產(chǎn)化戰(zhàn)略的重要機(jī)遇”。

專家的話可謂一語中的。時(shí)隔一年，張?jiān)迫?0日再次接受《環(huán)球時(shí)報(bào)》采訪時(shí)，他對國產(chǎn)處理器發(fā)展得這么快、并且奪得世界冠軍充滿感慨。他表示，美國的芯片禁運(yùn)反而縮短了中國的研制周期，使我們搞出了完全自主的高性能處理器和完全自主可控的超級計(jì)算機(jī)，“西方的芯片禁運(yùn)對中國可謂利大于弊”。