“天河一号”跃居世界榜首
- 来源:计算机世界
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- 发布时间:2010-12-15 10:05
当地时间2010 年11 月16 日下午， 美国新奥尔良市，在超级计算机2010 国际会议上，国际超级计算机TOP500 组织正式发布了第36 届世界超级计算机500 强排行榜，国防科学技术大学研制的“天河一号”超级计算机，以峰值速度4700 万亿次、持续速度2566 万亿次每秒浮点运算的优异性能一举夺得世界冠军。
在之前举行的“2010 年全国高性能计算学术年会”上，“天河一号”已经登顶《2010 年中国高性能计算机性能TOP100 排行榜》。“天河一号”领导小组组长、国防科学技术大学校长张育林教授在接受记者采访时说：“虽然当时我们对‘天河一号’冲击世界第一志在必得，但最终得到这一消息时，仍然感到十分兴奋，从亚洲第一到世界第一，这是一个历史性的突破。”
超英赶美
根据最新TOP500 榜单显示，中国已经成为上榜计算机系统数目第二多的国家，而且世界排名前五的高性能计算机系统中有两台来自中国。
中国能够实现这样的历史性突破实属来之不易，中国科技界、计算机界的科研人员为之奋斗了几代人。
1983 年11 月，中国首台亿次巨型计算机“银河”在国防科学技术大学研制成功，中国从此成为继美、日之后，能独立设计和制造巨型机的国家。此后，科研人员们依靠自主创新，相继研制出“银河—Ⅱ”、“银河—III”等一系列巨型机，一步步将中国高性能计算机研制技术推向国际前沿。
“巨型计算机的发展规律是每10 年性能提高1000 倍。2000年的国际先进水平是万亿次，那么到2010 年左右将会达到千万亿次。所以，要占领制高点，我们必须尽快开始研制千万亿次计算机系统。”“天河一号”总设计师、国防科学技术大学副校长杨学军教授说。
2007 年盛夏，第34 届“国际计算机体系结构年会”在美国圣地亚哥召开，杨学军的论文《64位流处理器体系结构研究》，引起了与会者的高度关注，他们从中看到了突破更高性能计算机的希望——采用“异构协同计算技术”来设计千万亿次超级计算机系统。这一全新的技术很快应用到“天河一号”的研制中，中国科研人员首创了CPU 和GPU 相结合的异构融合计算体系结构。
据了解，此次夺冠的“天河一号”就采用了14396 颗英特尔至强CPU 加GPU 加速卡的架构。对此国际高性能计算专家咨询委员会的专家高度评价，中国在CPU 和GPU 相结合的异构超级计算机研究领域已经走在了世界的前列，“中国人在这方面很聪明”。
美国斯坦福大学计算机系主任比尔·戴利教授说：“天河计算机采取的CPU 与GPU 融合的结构，代表了未来高性能计算机的发展趋势。这种结构虽然不是惟一的解决方法，但目前看来是最好的。”
“‘天河一号’一期系统研制成功，证明我们设计的新型体系结构达到了预期效果。它还有进一步拓展提高的空间。我们迅速组织力量开展技术升级与综合优化，着手扩建二期系统。”“天河一号”常务副总设计师、国防科学技术大学计算机学院院长廖湘科教授说。
重在应用
“天河一号”落户在天津市滨海新区的国家超级计算天津中心，走进中心的机房可以看到，“天河一号”被安装在140个机柜中。而“天河一号”投入使用，标志着中国拥有了首个千万亿次的超算中心，该中心也成为世界上少数几个拥有千万亿次计算能力的科研和公共服务机构之一。
目前，“天河一号”已在石油勘探、高端装备研制、生物医药、动漫设计、新能源、新材料等领域获得了成功应用，先后为20 多个用户单位提供了高性能计算服务。
没有金刚钻，揽不来瓷器活。现在中国有了“天河一号”这样顶尖的超级计算机，如何把这个“金刚钻”用好，就成为了中国高性能计算领域的最核心问题。
上海超级计算中心的首席科学计算工程师、高性能计算应用技术部经理王涛博士向记者列举了一组数据，美国橡树岭国家实验室科学计算作业中，运行在3 万个CPU 之上的任务占到了50%，而在上海超算，60% 的科学计算运行在16 个核以下。“中国HPC 的应用水平与国外先进水平还有很大差距。”他说。特别是当前CPU 加GPU 的混合架构方兴未艾，如何将GPU 用好，不仅编程困难，计算效率也是个难题。
而在“2010 年全国高性能计算学术年会”上，还有专家表示，他们测试发现，混合架构的超级计算机一旦GPU 加速打开，很容易使系统温度升高，温度一高系统性能就会下降。
另外，目前国内混合语言编程技术大赛的参加者，大都是高等院校的师生，缺少高性能计算产业内中坚力量的参与，中国在混合语言编程技术方面仍旧还有很长的路要走。
英特尔数据中心事业部、亚太和中国区高性能计算/ 工作站方案架构师何万青博士参与了“天河一号”立项，以及之后的跟进与调优的工作。在他看来，中国高性能计算产业还是要“应用为先”，采用何种架构的超级计算机，应该根据用户的应用特点来选择。“长期以来英特尔就有一个团队，专门帮助用户根据应用的特点进行测试、调优，以便他们在选择或建设高性能计算机时，能够找到最适合自身特点的架构和平台。”何万青说。
“如何把这些世界一流的超级计算机用好，将会是未来一个重要课题。”中国计算机学会高性能计算专委会秘书长张云泉在发布《2010 年中国高性能计算机性能TOP100 排行榜》时告诉记者，今后一段时期内，中国高性能计算机的性能将会进入平稳发展期，整个中国高性能计算产业将会把更多的精力投入到提高高性能计算应用水平方面。
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