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研發背景

超(chao)級(ji)計算(suan)機，被稱為“國(guo)(guo)(guo)之重器(qi)”，超(chao)級(ji)計算(suan)屬于(yu)戰略高(gao)技(ji)(ji)術領域(yu)，是(shi)(shi)世界各國(guo)(guo)(guo)競(jing)相角逐(zhu)的(de)(de)科技(ji)(ji)制高(gao)點，也是(shi)(shi)一(yi)個國(guo)(guo)(guo)家科技(ji)(ji)實力的(de)(de)重要標志之一(yi)。自中(zhong)國(guo)(guo)(guo)863計劃實施(shi)以來，國(guo)(guo)(guo)家高(gao)度重視并且支持超(chao)級(ji)計算(suan)系統(tong)的(de)(de)研發，但由(you)于(yu)基礎薄弱起步較晚，在國(guo)(guo)(guo)際舞(wu)臺中(zhong)一(yi)直受制于(yu)人，美國(guo)(guo)(guo)更是(shi)(shi)在2015年宣布對中(zhong)國(guo)(guo)(guo)禁(jin)售(shou)高(gao)性能處理器(qi)。

組成結構

神(shen)(shen)威·太湖之光超(chao)級計算(suan)機由(you)40個(ge)(ge)運(yun)算(suan)機柜和8個(ge)(ge)網絡(luo)機柜組成(cheng)。每(mei)個(ge)(ge)運(yun)算(suan)機柜比家用的(de)雙門(men)冰箱略大(da)，打開柜門(men)，4塊(kuai)由(you)32塊(kuai)運(yun)算(suan)插(cha)件組成(cheng)的(de)超(chao)節點分布其中。每(mei)個(ge)(ge)插(cha)件由(you)4個(ge)(ge)運(yun)算(suan)節點板(ban)組成(cheng)，一(yi)個(ge)(ge)運(yun)算(suan)節點板(ban)又含2塊(kuai)“申威26010”高性能處理(li)器。一(yi)臺機柜就有(you)1024塊(kuai)處理(li)器，整(zheng)臺“神(shen)(shen)威·太湖之光”共有(you)40960塊(kuai)處理(li)器。每(mei)個(ge)(ge)單個(ge)(ge)處理(li)器有(you)260個(ge)(ge)核心，主板(ban)為雙節點設計，每(mei)個(ge)(ge)CPU固化(hua)的(de)板(ban)載內(nei)存(cun)為32GBDDR3-2133。

整體布局

至于機(ji)(ji)房擺(bai)放，太(tai)湖之光采(cai)用了兩側各20個計(ji)算機(ji)(ji)柜和存(cun)儲機(ji)(ji)柜、中間單(dan)列網絡系(xi)統機(ji)(ji)柜的布局，占地面積605平(ping)方米。

主要性能

1.峰值性能125.436PFlops，世界第二(er)

2.持續性(xing)能93.015PFlops，世(shi)界第一

3.性能功耗比6051MFlops/W，世(shi)界(jie)第一

蟬聯冠軍

2016年6月20日，在法(fa)蘭克(ke)福世界超(chao)算大會上，國際TOP500組織發(fa)布的榜單(dan)顯示，“神(shen)威·太湖之光”超(chao)級計算機系統登(deng)頂(ding)榜單(dan)之首，不(bu)僅(jin)速度比(bi)第二名“天(tian)河二號”快出近兩倍，其效(xiao)率(lv)也提高3倍。

2016年(nian)11月(yue)14日，新一期(qi)全(quan)(quan)球超級計算(suan)(suan)機500強(qiang)（TOP500）榜單，中國“神(shen)威·太湖(hu)之光”以較(jiao)大的運算(suan)(suan)速(su)度優勢(shi)輕松(song)蟬聯(lian)冠軍(jun)。算(suan)(suan)上(shang)此前“天河二(er)號”的六連冠，中國已連續4年(nian)占據(ju)全(quan)(quan)球超算(suan)(suan)排行(xing)榜的最高席位。

2017年6月19日下午，在德國(guo)(guo)法(fa)蘭克福召開的(de)(de)(de)ISC2017國(guo)(guo)際高性能計算(suan)大會上，“神(shen)威·太湖(hu)之光”超(chao)級(ji)(ji)計算(suan)機以每秒(miao)12.5億億次(ci)的(de)(de)(de)峰值(zhi)計算(suan)能力以及每秒(miao)9.3億億次(ci)的(de)(de)(de)持續計算(suan)能力，再次(ci)斬獲世(shi)(shi)界超(chao)級(ji)(ji)計算(suan)機排名(ming)榜單TOP500第一名(ming)。本次(ci)奪冠(guan)也(ye)實(shi)現了我國(guo)(guo)國(guo)(guo)產超(chao)算(suan)系統在世(shi)(shi)界超(chao)級(ji)(ji)計算(suan)機冠(guan)軍寶座的(de)(de)(de)首次(ci)三(san)連冠(guan)，國(guo)(guo)產芯(xin)片繼續在世(shi)(shi)界舞(wu)臺上展(zhan)露光芒。

2017年(nian)11月13日，新一期全(quan)球超級計(ji)算(suan)機(ji)500強榜單發布，中(zhong)國(guo)超級計(ji)算(suan)機(ji)“神(shen)威·太(tai)湖(hu)之光”和(he)“天河二號(hao)”連續第四次(ci)分(fen)列冠亞(ya)軍，且中(zhong)國(guo)超級計(ji)算(suan)機(ji)上榜總數又一次(ci)反(fan)超美國(guo)，奪得第一。此次(ci)中(zhong)國(guo)“神(shen)威·太(tai)湖(hu)之光”和(he)“天河二號(hao)”再(zai)次(ci)領跑，其浮點運算(suan)速度分(fen)別為每秒(miao)9.3億億次(ci)和(he)每秒(miao)3.39億億次(ci)。

2018年(nian)11月12日(ri)，新一(yi)期(qi)全球超級計算機500強榜單在美國達(da)拉斯發布(bu)，中(zhong)國超算“神威·太(tai)湖(hu)之光(guang)”位列第三名。

應用場景

以清華大學為(wei)主體的科研團隊首次實現了百萬核規模(mo)的全(quan)球10公里高分(fen)辨率(lv)地球系統數值(zhi)模(mo)擬(ni)，將全(quan)面(mian)提高我(wo)國應對極端氣候和自(zi)然災(zai)害(hai)的減災(zai)防災(zai)能力；

國(guo)家(jia)(jia)計算流(liu)體力學實驗室對(dui)“天宮(gong)一號(hao)”返回路(lu)徑的數值模擬將為“天宮(gong)一號(hao)”順(shun)利回家(jia)(jia)提供精確預測；

上海藥(yao)物所(suo)開展的藥(yao)物篩選和(he)疾病機理研究，大大加速了(le)白血病、癌(ai)癥、禽流(liu)感(gan)等方向的藥(yao)物設(she)計(ji)進(jin)度。

2016年11月(yue)18日凌(ling)晨4：20時(shi)許（北京時(shi)間），2016年度“戈(ge)登·貝爾(er)”獎的謎底(di)終(zhong)于在(zai)美國(guo)鹽(yan)湖城舉行的國(guo)際(ji)超(chao)算(suan)大(da)會（SC16）上(shang)揭曉。中科院(yuan)軟件所楊超(chao)研究員與清華大(da)學副(fu)教授薛巍、付昊桓等人聯合(he)(he)北師(shi)大(da)組成(cheng)的研究團隊憑借在(zai)“神威·太湖之(zhi)光”上(shang)運(yun)行的“全(quan)球(qiu)大(da)氣非(fei)靜力云(yun)分辨(bian)模擬”應用(yong)一舉摘得該項(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)錦標，實(shi)現了我國(guo)高性能計(ji)算(suan)應用(yong)成(cheng)果在(zai)該獎項(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)上(shang)零的突破。此次全(quan)球(qiu)共有6項(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)應用(yong)成(cheng)果入(ru)圍(wei)“戈(ge)登·貝爾(er)”獎最終(zhong)提名，其(qi)中3項(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)都(dou)是依托“神威·太湖之(zhi)光”完成(cheng)的。其(qi)余2項(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)應用(yong)分別為國(guo)家海(hai)洋局海(hai)洋一所與清華大(da)學合(he)(he)作的“高分辨(bian)率海(hai)浪數值模擬”和中科院(yuan)網(wang)絡中心(xin)的“鈦合(he)(he)金微結構演化相場模擬”。

獲獎記錄

7月15日，權(quan)威的世界紀(ji)錄認證機構吉尼斯世界紀(ji)錄宣布，位于國家(jia)超(chao)(chao)級(ji)計算(suan)(suan)(suan)(suan)機無錫中心(xin)的“神威·太湖之(zhi)光”在德(de)國法蘭克福國際超(chao)(chao)算(suan)(suan)(suan)(suan)大會(hui)（ISC）公(gong)布的新(xin)一期(qi)全球超(chao)(chao)級(ji)計算(suan)(suan)(suan)(suan)機500強榜(bang)單中以3倍(bei)于第二(er)名的運算(suan)(suan)(suan)(suan)速(su)度名列第一，是“運算(suan)(suan)(suan)(suan)速(su)度最快的計算(suan)(suan)(suan)(suan)機”。

“神(shen)威·太湖之光”由國家并行計(ji)算(suan)機(ji)工程技術研究中心研制，全部采用中國國產處理器構(gou)建(jian)，是世界上(shang)首(shou)臺(tai)峰值計(ji)算(suan)速(su)(su)度(du)超過十億(yi)(yi)億(yi)(yi)次的超級(ji)計(ji)算(suan)機(ji)，其峰值計(ji)算(suan)速(su)(su)度(du)達每秒12.54億(yi)(yi)億(yi)(yi)次。

依托(tuo)“神威·太湖之光”，在天氣(qi)氣(qi)候、航(hang)(hang)空航(hang)(hang)天、海洋(yang)科學(xue)(xue)、新(xin)藥創(chuang)制(zhi)、先進制(zhi)造、新(xin)材(cai)料等重要領(ling)域(yu)取得了一(yi)(yi)批(pi)應(ying)用(yong)成果。其中(zhong)(zhong)，由中(zhong)(zhong)科院軟件所、清華(hua)大學(xue)(xue)和(he)北京師范(fan)大學(xue)(xue)申報的(de)(de)“全球(qiu)大氣(qi)非靜(jing)力云分(fen)辨模(mo)擬(ni)”課(ke)題(ti)，由國家海洋(yang)局海洋(yang)一(yi)(yi)所和(he)清華(hua)大學(xue)(xue)申報的(de)(de)“全球(qiu)高(gao)分(fen)辨率海浪數值模(mo)式”課(ke)題(ti)，由中(zhong)(zhong)科院網(wang)絡中(zhong)(zhong)心申報的(de)(de)“鈦合金(jin)微結構演(yan)化相場模(mo)擬(ni)”課(ke)題(ti)分(fen)別入圍了高(gao)性能計(ji)算應(ying)用(yong)領(ling)域(yu)的(de)(de)最(zui)高(gao)獎(jiang)(jiang)——“戈登貝爾獎(jiang)(jiang)”，這是中(zhong)(zhong)國在該領(ling)域(yu)的(de)(de)首次突破。吉(ji)尼斯(si)世界(jie)紀錄大中(zhong)(zhong)華(hua)區(qu)總裁(cai)羅文(wen)向國家超級計(ji)算機無錫中(zhong)(zhong)心主任楊(yang)廣(guang)文(wen)先生頒發吉(ji)尼斯(si)世界(jie)紀錄認證書(shu)。

研制意義

中國(guo)計算機學會(hui)高性能計算專委會(hui)秘(mi)書長(chang)張(zhang)云泉表示，“神威·太(tai)湖(hu)之(zhi)光”是國(guo)內第一臺(tai)全部采用(yong)國(guo)產處(chu)理器(qi)構(gou)建的世界第一的超級計算機。它是根據國(guo)家科(ke)技(ji)部863計劃研(yan)(yan)制的，研(yan)(yan)制周期用(yong)了接近(jin)3年(nian)，但(dan)(dan)之(zhi)前的預研(yan)(yan)時間無法估算。“其實(shi)，我們在去年(nian)底就(jiu)知道‘神威·太(tai)湖(hu)之(zhi)光’具有(you)拿世界冠軍的能力，但(dan)(dan)當時出于保密(mi)考(kao)慮(lv)一直沒有(you)對外發(fa)布。”

對于中國(guo)超算(suan)(suan)(suan)的(de)國(guo)產(chan)化情(qing)況，張云泉介紹說(shuo)，按(an)照評估，“天河”系(xi)列(lie)的(de)國(guo)產(chan)化程(cheng)度是70%左(zuo)右，濟南超算(suan)(suan)(suan)中心的(de)“神威(wei)藍(lan)光(guang)”超級計算(suan)(suan)(suan)機能達到85%以上(shang)，“神威(wei)·太湖之(zhi)光(guang)”的(de)處理器則是全(quan)國(guo)產(chan)的(de)。

“中(zhong)國已在(zai)這(zhe)場比賽中(zhong)大幅(fu)領(ling)先”，美國勞(lao)倫斯伯克利國家實(shi)驗室副主任西蒙稱，超(chao)級計算機系(xi)統(tong)的每一部件均在(zai)中(zhong)國本土制造意義重大。該實(shi)驗室是超(chao)級計算機的主要用戶，協助編制全球超(chao)級計算機500強名(ming)單(dan)。“TOP500”網站評論(lun)說，“神(shen)威·太湖之光(guang)”的性能(neng)結束了(le)“中(zhong)國只能(neng)依(yi)靠西方技術才能(neng)在(zai)超(chao)算領(ling)域拔得頭籌”的時代。

“憑借一(yi)套搭載本土自主研發處理器芯片(pian)(pian)(pian)的世(shi)界(jie)一(yi)流超(chao)級(ji)計(ji)算(suan)(suan)機系統，中國(guo)(guo)鞏固了在這一(yi)計(ji)算(suan)(suan)機最高領域的領導地位(wei)。”《華爾(er)街日報》20日稱(cheng)，“神威·太(tai)湖之光”是中國(guo)(guo)首臺未使(shi)用(yong)(yong)美(mei)國(guo)(guo)芯片(pian)(pian)(pian)技術且運行速度排名(ming)世(shi)界(jie)第一(yi)的計(ji)算(suan)(suan)機。“此前位(wei)列第一(yi)的‘天(tian)河二號’使(shi)用(yong)(yong)了英特爾(er)公(gong)司研發的芯片(pian)(pian)(pian)，去年出(chu)臺的一(yi)項(xiang)美(mei)國(guo)(guo)出(chu)口禁(jin)令使(shi)該系統未能獲得(de)升級(ji)所需芯片(pian)(pian)(pian)。”

正(zheng)如《華(hua)爾(er)街(jie)日報》所(suo)說(shuo)，我國(guo)(guo)863計劃持(chi)續(xu)支持(chi)超級(ji)計算(suan)系統的研(yan)發，但在(zai)處理(li)器設計制(zhi)造方面(mian)，相(xiang)當一段時間都不(bu)能擺脫受(shou)制(zhi)于人(ren)的局面(mian)。2015年4月，美(mei)國(guo)(guo)商務部發布公告，決定禁(jin)(jin)止向中國(guo)(guo)4家(jia)(jia)國(guo)(guo)家(jia)(jia)超級(ji)計算(suan)機(ji)機(ji)構出售“至強(qiang)”(XEON)芯(xin)片。當時張云泉在(zai)接受(shou)《環球時報》專(zhuan)訪(fang)時表示，禁(jin)(jin)售短期(qi)(qi)內可能造成(cheng)“天河二號(hao)”升(sheng)級(ji)計劃拖延(yan)，但長期(qi)(qi)來看“是倒逼中國(guo)(guo)推進超算(suan)國(guo)(guo)產化戰略(lve)的重(zhong)要(yao)機(ji)遇”。

專家的(de)(de)話(hua)可謂一語中的(de)(de)。時(shi)(shi)隔一年(nian)，張云泉20日再次接(jie)受《環(huan)球(qiu)時(shi)(shi)報》采訪時(shi)(shi)，他對(dui)國(guo)(guo)(guo)產處理器(qi)發展得這么快(kuai)、并且奪得世界冠(guan)軍充滿感慨。他表示，美(mei)國(guo)(guo)(guo)的(de)(de)芯(xin)片禁(jin)運(yun)反而縮短了(le)中國(guo)(guo)(guo)的(de)(de)研制(zhi)周期(qi)，使(shi)我(wo)們搞(gao)出了(le)完全自主的(de)(de)高性能處理器(qi)和完全自主可控的(de)(de)超(chao)級計算(suan)機，“西方的(de)(de)芯(xin)片禁(jin)運(yun)對(dui)中國(guo)(guo)(guo)可謂利(li)大于弊”。