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研發背景

超(chao)級(ji)計(ji)算(suan)機，被稱(cheng)為(wei)“國(guo)之重器”，超(chao)級(ji)計(ji)算(suan)屬于(yu)戰略高技(ji)術領域，是(shi)(shi)世(shi)界各國(guo)競相角(jiao)逐(zhu)的科技(ji)制(zhi)高點(dian)，也是(shi)(shi)一(yi)(yi)個國(guo)家科技(ji)實(shi)力(li)的重要標(biao)志之一(yi)(yi)。自中國(guo)863計(ji)劃實(shi)施以(yi)來，國(guo)家高度(du)重視并且支持超(chao)級(ji)計(ji)算(suan)系統的研發，但由于(yu)基礎薄弱起步(bu)較晚，在國(guo)際(ji)舞臺(tai)中一(yi)(yi)直受制(zhi)于(yu)人(ren)，美國(guo)更是(shi)(shi)在2015年宣布(bu)對中國(guo)禁售高性(xing)能處(chu)理器。

組成結構

神(shen)威(wei)·太湖之(zhi)光超(chao)級計算(suan)機(ji)(ji)由(you)40個(ge)運算(suan)機(ji)(ji)柜(ju)和8個(ge)網絡(luo)機(ji)(ji)柜(ju)組成。每(mei)個(ge)運算(suan)機(ji)(ji)柜(ju)比家(jia)用的雙(shuang)門冰箱略大，打開(kai)柜(ju)門，4塊(kuai)由(you)32塊(kuai)運算(suan)插件組成的超(chao)節(jie)點分布其中。每(mei)個(ge)插件由(you)4個(ge)運算(suan)節(jie)點板組成，一個(ge)運算(suan)節(jie)點板又含2塊(kuai)“申威(wei)26010”高性(xing)能(neng)處(chu)(chu)(chu)理(li)器(qi)(qi)。一臺機(ji)(ji)柜(ju)就有(you)(you)1024塊(kuai)處(chu)(chu)(chu)理(li)器(qi)(qi)，整(zheng)臺“神(shen)威(wei)·太湖之(zhi)光”共有(you)(you)40960塊(kuai)處(chu)(chu)(chu)理(li)器(qi)(qi)。每(mei)個(ge)單個(ge)處(chu)(chu)(chu)理(li)器(qi)(qi)有(you)(you)260個(ge)核心，主板為雙(shuang)節(jie)點設計，每(mei)個(ge)CPU固化(hua)的板載內(nei)存為32GBDDR3-2133。

整體布局

至于機(ji)房(fang)擺放(fang)，太湖之光采用了兩側各20個(ge)計算機(ji)柜(ju)和存儲機(ji)柜(ju)、中(zhong)間單列網絡系統機(ji)柜(ju)的(de)布局(ju)，占地面積605平方(fang)米(mi)。

主要性能

1.峰值(zhi)性能125.436PFlops，世界第二

2.持續性能93.015PFlops，世界(jie)第(di)一

3.性(xing)能功耗比6051MFlops/W，世界(jie)第一

蟬聯冠軍

2016年6月20日，在法蘭(lan)克福世界(jie)超算大會上，國際(ji)TOP500組(zu)織發布的榜單顯示，“神威·太湖之(zhi)光(guang)”超級計算機系統登頂榜單之(zhi)首，不僅速度比(bi)第二名(ming)“天河二號”快出近(jin)兩倍，其(qi)效率也提高3倍。

2016年(nian)11月(yue)14日，新一期全球(qiu)超級計(ji)算(suan)(suan)機500強（TOP500）榜(bang)單，中(zhong)國(guo)(guo)“神(shen)威·太(tai)湖之光”以(yi)較大的運算(suan)(suan)速度優勢輕(qing)松(song)蟬聯冠軍。算(suan)(suan)上此前(qian)“天河(he)二號”的六連(lian)冠，中(zhong)國(guo)(guo)已(yi)連(lian)續4年(nian)占據全球(qiu)超算(suan)(suan)排行榜(bang)的最高席位。

2017年6月19日(ri)下午(wu)，在德國(guo)法蘭克福召開的ISC2017國(guo)際(ji)高性能計算(suan)大會上，“神威·太湖(hu)之光”超(chao)級計算(suan)機(ji)(ji)以(yi)每秒12.5億(yi)億(yi)次的峰值計算(suan)能力(li)以(yi)及(ji)每秒9.3億(yi)億(yi)次的持續計算(suan)能力(li)，再次斬獲世界(jie)(jie)超(chao)級計算(suan)機(ji)(ji)排名榜單TOP500第一名。本次奪冠(guan)(guan)也實現了我國(guo)國(guo)產超(chao)算(suan)系統在世界(jie)(jie)超(chao)級計算(suan)機(ji)(ji)冠(guan)(guan)軍寶(bao)座的首(shou)次三連冠(guan)(guan)，國(guo)產芯片繼續在世界(jie)(jie)舞臺上展露光芒。

2017年11月13日，新一期全(quan)球超級計算機500強榜單(dan)發(fa)布，中國(guo)超級計算機“神(shen)威·太(tai)湖之光”和(he)“天(tian)河(he)二號”連續第(di)四次(ci)(ci)分列(lie)冠亞軍，且中國(guo)超級計算機上(shang)榜總數又一次(ci)(ci)反超美國(guo)，奪得第(di)一。此次(ci)(ci)中國(guo)“神(shen)威·太(tai)湖之光”和(he)“天(tian)河(he)二號”再次(ci)(ci)領跑，其浮點運算速(su)度分別為每秒9.3億(yi)億(yi)次(ci)(ci)和(he)每秒3.39億(yi)億(yi)次(ci)(ci)。

2018年11月12日，新一期全球超級(ji)計算(suan)機(ji)500強榜單在(zai)美國達(da)拉(la)斯發布，中國超算(suan)“神威·太(tai)湖之(zhi)光(guang)”位列第(di)三名。

應用場景

以(yi)清華大學為(wei)主體的(de)科研團隊首次實現了百(bai)萬(wan)核規模的(de)全球(qiu)10公里高分(fen)辨率地球(qiu)系統數值模擬，將(jiang)全面(mian)提高我國應對極端氣候(hou)和自然災害(hai)的(de)減災防災能力；

國家計(ji)算流(liu)體力(li)學實驗室對“天宮一號”返回路徑的數值模擬將為“天宮一號”順利回家提供精確預測；

上海藥(yao)物(wu)所(suo)開(kai)展的藥(yao)物(wu)篩選和疾(ji)病機理研究，大大加速了白血(xue)病、癌癥、禽流感(gan)等方(fang)向(xiang)的藥(yao)物(wu)設計進度。

2016年11月(yue)18日(ri)凌晨(chen)4：20時許(xu)（北京時間），2016年度“戈(ge)登(deng)·貝爾”獎(jiang)的(de)(de)謎(mi)底終(zhong)于(yu)在美國(guo)鹽湖城舉行(xing)的(de)(de)國(guo)際(ji)超(chao)算大(da)會（SC16）上(shang)(shang)揭(jie)曉(xiao)。中(zhong)科院軟件所(suo)楊超(chao)研(yan)(yan)究員與(yu)清華(hua)(hua)大(da)學(xue)副教授薛巍、付昊桓等人聯合北師大(da)組(zu)成(cheng)的(de)(de)研(yan)(yan)究團隊憑(ping)借在“神(shen)威(wei)·太湖之(zhi)光”上(shang)(shang)運行(xing)的(de)(de)“全球(qiu)大(da)氣非靜力云分(fen)辨(bian)模擬(ni)”應(ying)(ying)用(yong)一(yi)舉摘得該項(xiang)(xiang)錦(jin)標，實現(xian)了我(wo)國(guo)高(gao)性(xing)能計算應(ying)(ying)用(yong)成(cheng)果在該獎(jiang)項(xiang)(xiang)上(shang)(shang)零的(de)(de)突破。此(ci)次全球(qiu)共有6項(xiang)(xiang)應(ying)(ying)用(yong)成(cheng)果入圍“戈(ge)登(deng)·貝爾”獎(jiang)最終(zhong)提名，其中(zhong)3項(xiang)(xiang)都是依托“神(shen)威(wei)·太湖之(zhi)光”完成(cheng)的(de)(de)。其余2項(xiang)(xiang)應(ying)(ying)用(yong)分(fen)別(bie)為國(guo)家海洋(yang)局海洋(yang)一(yi)所(suo)與(yu)清華(hua)(hua)大(da)學(xue)合作的(de)(de)“高(gao)分(fen)辨(bian)率海浪數值模擬(ni)”和中(zhong)科院網(wang)絡中(zhong)心的(de)(de)“鈦(tai)合金微結構演(yan)化相場模擬(ni)”。

獲獎記錄

7月15日(ri)，權(quan)威的世界紀錄(lu)認證機(ji)構吉尼斯世界紀錄(lu)宣布，位于(yu)國家(jia)超(chao)級計算(suan)機(ji)無錫中(zhong)(zhong)心的“神威·太湖之(zhi)光(guang)”在德國法蘭克(ke)福國際超(chao)算(suan)大會（ISC）公布的新一(yi)期全球超(chao)級計算(suan)機(ji)500強榜單中(zhong)(zhong)以3倍(bei)于(yu)第二(er)名(ming)的運(yun)算(suan)速(su)(su)度名(ming)列第一(yi)，是(shi)“運(yun)算(suan)速(su)(su)度最快(kuai)的計算(suan)機(ji)”。

“神(shen)威(wei)·太湖之光(guang)”由(you)國(guo)家并行計(ji)算(suan)(suan)機工程(cheng)技術研究中(zhong)心研制(zhi)，全部采用中(zhong)國(guo)國(guo)產處(chu)理器構建(jian)，是世界上首(shou)臺(tai)峰值計(ji)算(suan)(suan)速度超過十億(yi)(yi)(yi)億(yi)(yi)(yi)次(ci)的超級(ji)計(ji)算(suan)(suan)機，其峰值計(ji)算(suan)(suan)速度達每秒12.54億(yi)(yi)(yi)億(yi)(yi)(yi)次(ci)。

依托(tuo)“神威·太湖之光”，在(zai)天氣氣候、航(hang)空航(hang)天、海(hai)(hai)洋(yang)科(ke)學(xue)、新藥創制、先進制造、新材料(liao)等重要領域取得了一批應(ying)(ying)用成(cheng)果。其中(zhong)(zhong)(zhong)，由中(zhong)(zhong)(zhong)科(ke)院軟(ruan)件所、清華大(da)學(xue)和(he)北(bei)京(jing)師范大(da)學(xue)申報(bao)的(de)“全(quan)球(qiu)大(da)氣非(fei)靜力云(yun)分(fen)辨模擬”課題，由國家海(hai)(hai)洋(yang)局(ju)海(hai)(hai)洋(yang)一所和(he)清華大(da)學(xue)申報(bao)的(de)“全(quan)球(qiu)高(gao)分(fen)辨率海(hai)(hai)浪數值模式”課題，由中(zhong)(zhong)(zhong)科(ke)院網絡中(zhong)(zhong)(zhong)心申報(bao)的(de)“鈦合(he)金微結(jie)構(gou)演化相(xiang)場模擬”課題分(fen)別入圍了高(gao)性能計算應(ying)(ying)用領域的(de)最(zui)高(gao)獎——“戈登貝爾獎”，這是中(zhong)(zhong)(zhong)國在(zai)該(gai)領域的(de)首次突(tu)破。吉(ji)(ji)尼(ni)斯世界紀錄(lu)大(da)中(zhong)(zhong)(zhong)華區總(zong)裁(cai)羅(luo)文(wen)向國家超級計算機無(wu)錫中(zhong)(zhong)(zhong)心主任(ren)楊(yang)廣文(wen)先生頒(ban)發吉(ji)(ji)尼(ni)斯世界紀錄(lu)認(ren)證書。

研制意義

中國(guo)計(ji)(ji)算機(ji)學會高性能計(ji)(ji)算專委會秘書長張云(yun)泉表示(shi)，“神威·太(tai)湖之(zhi)(zhi)光”是(shi)國(guo)內第一(yi)臺全部采用國(guo)產處(chu)理器構建的(de)(de)世界第一(yi)的(de)(de)超級計(ji)(ji)算機(ji)。它是(shi)根據國(guo)家科技部863計(ji)(ji)劃研(yan)制(zhi)的(de)(de)，研(yan)制(zhi)周期用了接近3年(nian)，但之(zhi)(zhi)前的(de)(de)預(yu)研(yan)時間(jian)無(wu)法估算。“其實，我們在去(qu)年(nian)底就知道‘神威·太(tai)湖之(zhi)(zhi)光’具有拿世界冠(guan)軍(jun)的(de)(de)能力(li)，但當時出于保密考慮一(yi)直沒有對外發布。”

對(dui)于中國超(chao)算(suan)的國產(chan)化情況，張云泉介紹說(shuo)，按(an)照評估，“天(tian)河”系列(lie)的國產(chan)化程度是70%左右，濟南超(chao)算(suan)中心的“神威藍光”超(chao)級計算(suan)機(ji)能(neng)達到85%以上，“神威·太(tai)湖之(zhi)光”的處(chu)理器則是全(quan)國產(chan)的。

“中(zhong)國(guo)已在這場比賽(sai)中(zhong)大幅領先”，美國(guo)勞倫斯伯克利國(guo)家實(shi)驗(yan)室(shi)副主任西蒙稱，超(chao)級(ji)計算機(ji)系統的(de)(de)(de)每一部件均(jun)在中(zhong)國(guo)本土制造意義重大。該實(shi)驗(yan)室(shi)是超(chao)級(ji)計算機(ji)的(de)(de)(de)主要用戶，協(xie)助編(bian)制全球超(chao)級(ji)計算機(ji)500強名單。“TOP500”網站評論說(shuo)，“神威·太(tai)湖之光”的(de)(de)(de)性能(neng)結(jie)束了“中(zhong)國(guo)只(zhi)能(neng)依靠西方技術才能(neng)在超(chao)算領域拔(ba)得頭籌”的(de)(de)(de)時代。

“憑借一(yi)(yi)套搭載本土自主研(yan)發處理(li)器芯(xin)片(pian)的(de)世界(jie)一(yi)(yi)流超級(ji)計算機(ji)系(xi)統，中(zhong)國(guo)(guo)鞏固了在這一(yi)(yi)計算機(ji)最高領(ling)域的(de)領(ling)導地位。”《華(hua)爾街日報》20日稱，“神威·太湖之光”是(shi)中(zhong)國(guo)(guo)首臺未(wei)使(shi)(shi)用(yong)美國(guo)(guo)芯(xin)片(pian)技術(shu)且運行速度(du)排(pai)名世界(jie)第(di)一(yi)(yi)的(de)計算機(ji)。“此(ci)前位列第(di)一(yi)(yi)的(de)‘天河二(er)號’使(shi)(shi)用(yong)了英特爾公司(si)研(yan)發的(de)芯(xin)片(pian)，去年出臺的(de)一(yi)(yi)項美國(guo)(guo)出口禁令使(shi)(shi)該系(xi)統未(wei)能獲得升級(ji)所需芯(xin)片(pian)。”

正如《華爾街日報》所說，我國(guo)863計(ji)(ji)劃持續支持超級計(ji)(ji)算系統的研發，但(dan)在處理器(qi)設(she)計(ji)(ji)制造(zao)方面，相(xiang)當一段時(shi)間(jian)都不(bu)能擺(bai)脫受制于人的局面。2015年4月，美國(guo)商務部發布公告，決(jue)定禁止向中(zhong)國(guo)4家國(guo)家超級計(ji)(ji)算機(ji)機(ji)構出售(shou)“至(zhi)強”(XEON)芯片(pian)。當時(shi)張云泉(quan)在接受《環球時(shi)報》專訪時(shi)表示(shi)，禁售(shou)短期內(nei)可能造(zao)成“天河二號”升級計(ji)(ji)劃拖(tuo)延(yan)，但(dan)長期來(lai)看“是倒逼中(zhong)國(guo)推進超算國(guo)產化(hua)戰略的重要機(ji)遇(yu)”。

專家(jia)的(de)(de)話可(ke)謂一語中的(de)(de)。時隔(ge)一年，張云泉20日再次接受《環球時報》采訪時，他對國(guo)產處(chu)理器發展得(de)這么快、并(bing)且奪得(de)世界冠軍充滿感(gan)慨。他表示，美國(guo)的(de)(de)芯片禁(jin)運(yun)反而(er)縮短了中國(guo)的(de)(de)研制周期，使我(wo)們搞出(chu)了完(wan)全(quan)自主的(de)(de)高(gao)性能處(chu)理器和(he)完(wan)全(quan)自主可(ke)控的(de)(de)超級計算機，“西方的(de)(de)芯片禁(jin)運(yun)對中國(guo)可(ke)謂利大于弊(bi)”。