天河二號

目錄: 1、超級計算機; 2、相關信息; 3、未來展望; 4、峰值性能的飛躍; 5、中國第一; 6、天河功能; 7、天河一號; 8、超級計算機系統; 9、相關報道

超級計算機

清華大學教授、國家科技重大專項“核心電子器件、高端通用芯片及基礎軟件產品”(簡稱“核高基”專項)總體組副總師魏少軍3月2日表示，根據該專項“面向大規模科學計算的高性能多核CPU”課題計劃安排，2011年，中國將采用FT-1500CPU構建全自主國產千萬億次計算機——“天河二號”。

未來展望

目標是到2020年，形成中國高端通用芯片和基礎軟件產品的自主研發與產業體系。面向3G移動通信網絡的智能手機嵌入式軟件平臺以及3G應用網絡化運行平臺的研發及產業化，"核高基"專項安排了"智能手機嵌入式軟件平臺研發及產業化"和"面向新型網絡應用模式的網絡化操作系統"課題，目前已經取得較大進展。

運算速度以每秒千萬億次計算的超級計算機“天河二號”將進駐廣州，它將如何影響我們的生活?昨天，國防科學技術大學計算機學院副院長、天河二號工程副總指揮、天河超級計算機系統新聞發言人李楠做客市科信局舉辦的“珠江科學大講堂”。

應用多與國家重大工程相關

“所謂超級計算機，就是在同時代里，運算速度達到最高級別的大容量巨型計算機!”李楠比喻：“比如，使用千萬億次超級計算機計算1小時，相當于13億人同時用計算器計算20年。”

李楠介紹，超級計算機有五個超級，就是速度超級快、容量超級大、耗電超級多、造價超級貴。“目前，超級計算機的應用已與國計民生密不可分。它的應用多與國家重大工程相關，比如日本的‘京’，主要用于地震海嘯預測、生命科學、新藥研制，而美國的‘泰坦’主要用于研究氣候變遷、核研究、材料科學等等。”

“超級計算機已經變成‘國之重器’，世界各國在超級計算機的研制上競爭激烈。”據介紹，2010年時，我國研制的首臺千萬億次超級計算機“天河一號”曾在全球500強計算機中排名第一，但在2011年時被日本的超級計算機“京”超越了。到了2012年，美國“泰坦”又超越了“京”。

一期工程將于下月17日發布

李楠還向在場聽眾披露，“‘天河二號’已被確認為正在建設中的“國家超級計算廣州中心”的主機，其一期工程的標志性成果即將于6月17日國際國內同步發布，二期工程2015年底前完成。”他說，“天河二號”的計算速度達到110P，11億億次;容量達到1.5億億個字節，相當于15000個1T硬盤的總容量。“預計‘天河二號’約300個機柜，它的性能是美國超級計算機‘泰坦’的4倍，體積是‘泰坦’的1.5倍。”

“天河二號”今年能否在國際超算大會中打敗美國超級計算機，奪得“頭位”呢?對此，李楠充滿期待卻不愿評論，他表示，“到時要看結果才知道。”

可大大提高天氣預報準確率

李楠還向在場聽眾介紹：“超算中心的進駐與老百姓生活也有很大關系。比如超算在天氣中的應用，可以大大提高天氣預報的準確率，又比如在娛樂產業的應用，阿凡達的電影中，超過三分之二的人物與景象都是通過超級計算機計算出來的。”

峰值性能的飛躍

2008年9月下線的中國第一臺超百萬億次超級計算機“曙光5000A”，運算峰值速度為每秒230萬億次。一年后，隨著“天河一號”研制成功，中國高性能計算機的峰值性能提升到了每秒1206萬億次。這個數字意味著，“天河一號”計算一天，一臺配置Intel 雙核CPU、主頻為2.5GHz的微機需要計算160年。就共享存儲總容量而言，“天河一號”的存儲量相當于4個藏書量為2700萬冊的國家圖書館。 “我聽到‘天河一號’研制成功的消息時很震驚，我們原來預計千萬億次的計算機要到2010年底才在中國出現。”中國科學院軟件所研究員張云泉說，“這是我國高性能計算機發展史上新的里程碑。” 高性能計算機又稱巨型計算機或超級計算機。在超級計算機不斷提高運算速度的過程中，千萬億次是一個難以逾越的“瓶頸”。美國早在上個世紀90年代就提出了做千萬億次巨型計算機的目標，直到2007年才實現。截至2009年6月，世界上僅有3臺千萬億次的計算機。 “國際計算機界認為，從百萬億次提升到千萬億次是一個質的變化，不可能通過單純擴大規模來實現，而是需要體系結構上的改變。”國防科技大學教授竇文華說，“天河一號”采用了全新的多陣列可配置協同并行的體系結構，從而實現了系統性能的提升。竇文華認為，這種體系結構具備構建下一個量級即萬萬億次計算機的能力，將會成為下一代高新計算機的主流結構。千萬億次計算機的出現，為中國高科技計劃的實施提供了一個更為廣闊的平臺。 “某些領域的現實需求，已經超出了目前巨型機的能力。”竇文華說，氣候預報、環境控制、飛行器設計、系統生物學等領域都需要千萬億次甚至更高性能的計算機。因此，“天河一號”投入使用后，必將推動科學研究的速度。

中國第一

七大技術四大特點打造“中國第一” 一臺千萬億次的“天河一號”，是否等于10個百萬億次巨型機之和?中國科學院院士周興銘說，系統的效能絕不是各單元計算效能的簡單疊加。 “如果用高性能微處理器直接堆出一個千萬億次的系統，功率會大得驚人，用戶可能連電費都付不起，同時機器的可靠性很低，根本無法穩定工作。表面上看‘干活’的器件多了，結果卻是‘三個和尚沒水吃’。”周興銘說，“天河一號”采用7項關鍵技術，使得“一加一”的結果盡量接近“二”，從而發揮出機器最大的整體效能。這7項技術包括：多陣列可配置協同并行體系結構、高速率擴展互聯通信技術、高效異構協同計算技術、基于隔離的安全控制技術、虛擬化的網絡計算支撐技術、多層次的大規模系統容錯技術和系統能耗綜合控制技術。周興銘介紹說，由于采用了一系列創新技術，這臺計算機具有四大特點： ——高性能。無論是1206萬億次的峰值性能，還是563.1萬億次的Linpack實測性能，均位于國內榜首、世界一流。 ——低能耗。能耗是每瓦電創造的計算效能，“天河一號”目前能效為每瓦4.3億次運算，與2009年6月公布的Top500(全球超級計算機前500強)排名第一的美國“走鵑”(Roadrunner)相當。參照2009年6月公布的Green500(全球綠色超級計算機前500強)排名，“天河一號”可以位居第5。 ——高安全。“天河”實現了不同用戶間數據和工作信息的相互隔離。對用戶來說，相當于到銀行租個保險柜，鑰匙掌握自己手里。 ——易使用。“傻瓜化”的操作界面和菜單、鼠標等常規操作，讓機器的使用變得簡單。同時，作為一臺國際通用的標準化的超級計算機，“天河”上能運行來自各行業的各種程序，不存在兼容性問題。公共服務設施承載三大功能按照工程計劃，“天河一號”將于2009年底至2010年在天津市濱海新區落戶，成為國家超級計算天津中心的業務主機，面向國內外提供超級計算服務。

天河功能

“天河”工程辦公室主任李楠說，“天河一號”在投入使用后將實現三大功能。第一，作為提供超級計算服務的全球公共科研設施，“天河”向國內外用戶開放。無論身在何處，用戶都可以通過國際互聯網使用“天河”進行科學計算。第二，作為產業帶動平臺，“天河”上集中的當今時代最先進的信息技術將逐步轉移到其他產業，從而解決國家與社會發展中的各種問題。第三，作為吸引人才的平臺，“天河”將進一步匯聚來自世界各地的尖端技術人才，對國民經濟和世界科技的可持續發展作出更多貢獻。目前中國的巨型計算機用戶主要集中在石油勘探、天氣預報、基礎研究等領域。上個世紀末期，西方發達國家的汽車、建筑、動漫等行業已經開始普及巨型計算機。 “我國對高性能計算機的需求已經進入一個高峰期。”李楠說，“天河”將用于石油勘探數據處理、生物醫藥研究、航空航天裝備研制、資源勘探和衛星遙感數據處理、金融工程數據分析、環渤海生態動力和污染數值模擬、基礎科學理論計算等方面。與國家超級計算天津中心同時開始建設的，還有位于深圳的中心。這一南一北兩個國家級的超級計算中心，將成為中國高科技發展的重要引擎。超級計算機是否只是科學研究者的“專利”?李楠介紹說，超級計算機的應用與老百姓的生活息息相關，最常見的天氣預報就是超級計算的結果。而隨著超級計算機的服務能力在未來進一步拓展，很可能會誕生一個龐大的巨型機服務產業，面向個人用戶提供服務。 “比方說，未來的天氣預報可能進一步定時化，個人可以隨時詢問某個局部區域在某個特定時間段的天氣情況。”李楠說。超級計算機會代替人腦嗎? 如同一場你追我趕的比賽，每過幾年甚至更短的時間，全世界超級計算機的運算速度就會刷新一次。超級計算機的能力有極限嗎?它們是否會在未來代替人腦?科幻電影中計算機統治世界的故事，讓人們對這一古老話題的猜想從未停止。 “計算機無法代替人腦。”國防科技大學教授李思昆說，人腦與計算機的一個根本區別在于，人能夠發現規律，而計算機只能根據人發現的規律和設計的方法進行計算。李思昆說，超級計算機之所以能與人對弈，就是因為人們把下棋的規律轉化成了可以計算的模型。 “辯證法認為，世界是有規律的。但還有很多問題比如愛情，人類尚未發現其中的規律，而已經發現的規律中也有可計算的和不可計算的。換句話說，只要人類能夠發現規律、并且找到方法把規律變成可計算的問題從而建立起物理和數學模型，計算機就能夠替代人類在這些問題中的勞動。”李思昆說。人腦的奇妙性，讓科學計算與世界無限未知的哲學命題緊密相連。僅就代數計算而言的話，“天河一號”一秒鐘能進行1206萬億次計算，人卻只能進行大約一次運算。然而，記住對方的長相這樣一個人在瞬間就能完成的圖像識別工作，計算機卻要經歷一個極其復雜的并行計算過程。