太湖之光独揽三项第一超算系统应用比计算机本身更重要-数码-栏目-忠县忠州新闻网
太湖之光独揽三项第一超算系统应用比计算机本身更重要
●从建设超级计算机的角度来讲，中国和日本、美国以及欧洲的水平其实不相上下，但在建设思路上，中国却与其他国家截然不同。欧美国家一般是先考察超级计算机在各领域的需求，根据实际应用开始有针对性的研发和制造；而我国则将重点放在提升超级计算机的各项计算能力上，然后再考虑实际应用。
●资源不足和资源利用不充分的现象同时存在，资源的单位拥有和资源的共享使用之间矛盾突出，严重制约了中国国家网络服务环境的可持续发展。
●我国超级计算机使用的领域还比较窄，许多领域的应用软件是从美国购买的，这大大限制了我国超级计算机的发展。
一年一度的国际高性能计算大会日前在德国法兰克福再度拉开帷幕。大会第一天公布的全球超级计算机500强榜单，来自中国无锡超算中心的神威太湖之光超级计算机力压群雄，获得了冠军。这引起了社会的广泛关注。对此，多位专家建议，应以此为契机，建立健全超算研发机制，扭转我国超算产业应用不够的局面，将&制好&优势转化为&用好&优势，在解决国防与科学重大需求的同时，带动产业创新与开放。
　　太湖之光实现国产
　　独揽三项第一
据悉，&神威&太湖之光&是全球第一台运行速度超过10亿亿次/秒的超级计算机，峰值性能高达12.5亿亿次/秒，持续性能达到9.3亿亿次/秒，接近&天河二号&的3倍。打个比方说，&神威&太湖之光&一分钟的计算能力，相当于全球72亿人同时用计算器不间断计算32年。
神威太湖之光有40个运算机柜和8个网络机柜组成。每个运算机柜比家用的双门冰箱略大，打开柜门，4个由32块运算插件组成的超节点分布其中。每个插件由4个运算节点板组成，一个运算节点板又含2块&申威26010&高性能处理器，整台&神威&太湖之光&共有40960块处理器。
在本次榜单中，记者注意到中国军团的崛起。从各国系统上榜的数量来看，中国系统数量首次超过美国，达到了167台。而在上榜超算品牌方面，惠普以127台超算高居榜首，紧随其后的联想为84台，接下来是Cray的67台和中科曙光的51台，IBM以38台设备排名第五。
需要指出的是，&神威&太湖之光&是首次完全用&中国芯&制造的中国最强大的超级计算机，此前&天河二号&使用的是英特尔至强处理器和Xeon Phi协处理器。2015年12月，&神威&太湖之光&在国家&863计划&支持下，科技部、江苏省、无锡市共同出资17.95亿。如今，只有5厘米见方的薄块&申威26010&，成了&神威&太湖之光&的心脏。
&长期受制于人的被动与屈辱，使我国下决心研发自主知识产权的&神威&系列超级计算机。&有业内人士表示，他透露，2015年4月，美国政府宣布，把与超级计算机相关的4家中国机构列入限制出口名单，其目的是想限制中国超级计算机的发展。这直接导致采购英特尔处理器的&天河二号&未能如期完成攻关目标。&如今，&中国芯&&申威26010&成了我国自主研发打破30年技术封锁的一柄利器。&该业内人士感慨。
毫无疑问，在运算速度上，神威太湖之光让天河二号也&屈居&第二；在性能和能耗的比值上，太湖之光也能在Green500的榜单上名列前茅。更让世人眼前一亮的是，被称作超算应用领域诺贝尔奖的&戈登贝尔&奖，从1987年建立以来，中国团队从未入围。今年，基于&神威&太湖之光&系统的三项全机应用已经入围，占全部入围数量一半。三项应用分别为中科院软件所与清华大学、北师大合作的&全球大气非静力云分辨模拟&；国家海洋局海洋一所与清华大学合作的&高分辨率海浪数值模拟&；中科院网络中心的&钛合金微结构演化相场模拟&。
对此，赛迪智库电子信息产业研究所副所长温晓君博士在接受《经济参考报》记者专访时表示，我国高效能计算机系统在运算速度指标能力上全球领先，但在负载均衡、功耗优化等方面还存在明显的技术短板。例如，功耗是国际公认的实现E级超级计算机的主要技术障碍，亟须在新型体系结构、新的电路实现、高能效处理器与加速器、光子通信与高能效互连、新型低功耗存储器件、3D芯片等核心技术方面取得突破。美、日均正在全力展开研究，寻求克服这一障碍的技术手段，而我国在这方面的研究和技术积累不足。
　　算天算地算人
　　超算产业大有可为
如此&高大上&超级计算机，离普通人的生活有多远？是不是永远都是科研人员的专用&工具&？中科院深圳先进技术研究院副研究员陈荣亮在接受《经济参考报》记者采访时表示，超级计算机与百姓生活密切相关，其应用可以简单通俗地概括为：算天、算地、算人。
其实，气象数值预报一直是高性能计算机的重要应用领域之一，无论是短期天气预报还是长期气候预测，都离不开强大的超级计算机的支持。借助超级计算机预测气候变化，可以减轻极端天气给人类带来的伤害。当前世界，极端气象事件的影响日趋严重，超级计算机将提供有关发生可能性低、但破坏性大的气象事件的预警，对气候变化做出重要研究。同样，对天气情况的准确预报也需要具备迅速完成大量运算的能力。我国自行设计生产的银河Ⅱ型大型机就曾经被使用于天气预报领域。在2008年北京奥运会中，北京气象局也采用了超级计算机来为北京及周边地区提供精确到小时的天气预报。
为便于污染物扩散，运用超级计算机测算建筑风道选址，更是让空气污染预报精确到每个小区。中科院深圳先进技术研究院正在国家超算无锡中心进行的一项课题，就是深圳市污染物扩散的模拟。&现在已经可以实现倒推排查，究竟是哪个排放点导致了某次大气污染，未来将能够实现每个小区、每个居民点空气质量的准确预报。&陈荣亮说。
而在身体器官检测等方面，未来要不要做手术也是电脑说了算。据悉，欧洲和日本等国的科研人员还开始将超级计算机应用到医疗领域，通过超级计算机来模拟血流、心脏，甚至任何人体器官的工作。英国医学杂志《柳叶刀》认为，目前医疗研究已经进入分子层面，通过超级计算机的大量运算，可以有效地模拟人体器官对各类药物的反应，这样做能够大大缩短新药物的研发时间，让各类新药物尽快为患者服务；更为重要的是，这样大大节省了新药物的前期研发成本，可以使制药公司以较为低廉的价格为患者提供更有效的药物。
事实上， 超算技术早已融入人类生活的方方面面。以美国为例，高性能计算应用大致可分为几类：一类是与国家安全密切相关的使命性应用，如美国能源部各国家实验室所从事的核武器设计、试验、改进和安全储存的研究，需要超级计算机进行全物理、全系统、真三维的数值模拟；一类是解决能源、环境、健康等方面重大挑战性问题的应用，例如聚变能源、全球气候变化、新材料设计、新药创制等；还有一类是以计算促进基础科学研究和重大科学发现，例如在宇宙起源、脑功能、基因和蛋白质组学、计算物理、计算化学、计算材料等方面的应用。
近年来，基于人工智能的高性能计算应用呈拓展趋势，大数据、金融计算、社会计算等都成为高性能计划的新领域。IBM以沃森为核心提出了&认知计算&的概念，即由计算机模仿人脑的工作机制，对信息进行感知和分析处理的一种计算技术。未来，随着开放生态体系的建立，认知计算将有望成为继电子商务、智慧地球之后，被全球所接纳和推进的又一概念和方向，并引发各大企业和各国家、地区的跟随。
其实，超级计算机并非永远都是科研人员的专用&工具&。随着科技的日益进步，超级计算机的小型化已成可能。早在2012年，谷歌就在其举办的&内部搜索&发布会上公开表示，&响应一个谷歌搜索请求所需的运算量与整个&阿波罗84计划&的运算量（包括地面和空中）几乎一样多&。更重要的是，现代智能手机和平板电脑所具备的运算能力比以前要占据一整个房间的许多&巨型电脑&还要强大。预计到2019年，全球智能手机用户数量将达到35亿，这相当于智能手机的普及率将达到59%，超过2017年的50% ，相比于2013年的28%有了大幅增长。逐渐采用那些能让人们处理复杂任务的高速运算设备是大势所趋。最有可能出现的情况是，每个人使用的设备数量会大幅增加，这些设备不仅具有新功能，还能处理特殊任务。
对此，温晓君建议，发展便携式超算，或&智能终端&，推进人工智能等新型计算技术正加速向移动终端产品普及迁移。一是推动以新型人机交互、智能情景感知与交互、大规模深度机器学习、增强现实等为代表的神经形态计算系统、智能决策系统、认知计算系统、虚拟智能助理、生物芯片等关键软硬件产品的开发。二是建设支撑超大规模深度学习的新型计算集群，推进人工智能与大数据、云计算、物联网的深度融合，打造开放的计算资源平台。三是构建科学标准体系，制定智能终端技术产品标准体系，建立并完善人工智能相关规范。
　　国内制造优势
　　与应用优势不匹配
尽管我国的超级计算机在500强的榜单中获得了斐然的成绩，但这并不能代表我国超级计算机的应用水平。目前，国外建造的超级计算机多数都被直接用于实际中，而我国的超级计算机应用和国外相比仍有不小的差距。
目前，超级计算机在国外有着广泛的应用，欧美日等国家在天气预报、飞机设计、医疗、军事等领域已大量使用超级计算机，而随着近年来超级计算机应用软件的发展，国外在环保监测、地质勘探、电影特效制作等领域，也开始大规模应用超级计算机。
例如，法国石油巨头道达尔从2013年开始就启用超级计算机Pangea进行石油资源勘探。借助Pangea强大的运算能力，道达尔可以更加精确地判断石油蕴藏的规模及开采几率；美国的波音、洛克希德-马丁等航空制造企业，近年来也开始大量使用超级计算机进行包括发动机、飞机等的辅助设计。与此同时，美国好莱坞众多电影制作公司也开始尝试使用超级计算机进行电影的后期特效处理，《阿凡达》、《机械公敌》、《2012》等影片的强大特效就利用到了各种类型的超级计算机。
&从建设超级计算机的角度来讲，中国和日本、美国以及欧洲的水平其实不相上下，但在建设思路上，中国却与其他国家截然不同。欧美国家一般是先考察超级计算机在各领域的需求，根据实际应用开始有针对性的研发和制造；而我国则将重点放在提升超级计算机的各项计算能力上，然后再考虑实际应用。&业内人士直言。
例如，2010年，&天河一号&国家超级计算中心落户长沙，成为继天津和深圳之后，国家科技部正式批准建立的第三家国家超级计算中心。但是，长沙超算&起了个大早，却赶了个晚集&，长时间都没有投入运营。
据介绍，长沙超算自2010年11月开始筹建，2013年7月主体工程竣工，同年9月，&天河一号&主机设备安装到位。然而，迁至新址后，设备一直封存，并没有正式运营。直到2014年6月才进行加电测试，启动试车。&有外省同行谈笑，说湖南的超算建设是中国超算建设的&烂尾工程&。&湖南省政协常委、湖南大学国家超算长沙中心教授白树仁谈到长沙超算项目这样说。
对此，温晓君认为，我国高性能计算资源部署可持续发展有待进一步完善。高性能计算资源建设缺乏规划，或与国家科研计划绑定，或完全依赖于所在单位。资源不足和资源利用不充分的现象同时存在，资源的单位拥有和资源的共享使用之间矛盾突出，严重制约了中国国家网络服务环境的可持续发展。&缺乏稳定的运行经费，这是困扰我国高性能计算中心的普遍问题。各个计算中心需要多渠道筹措运行经费，这些亟须建立可持续发展的运行机制。&温晓君说。
　　建立健全机制
　　消除超算应用瓶颈
近些年来应用已经开始被业界所重视，要想实现更多的提升、真正从&超算大国&发展为&超算强国&，解决&重技术、轻应用，重硬件、轻软件&的问题，还需要科研机构、商业公司、高校等社会各界的不懈努力。
当记者问目前都有哪些因素制约我国超算产业发展时，陈荣亮坦言，主要还是体制机制不健全，导致前期大家主要关注硬件的制造，后期的软件研发工作跟不上。而盗版软件的使用必然影响超算行业应用。&某种程度上来说，超级计算机系统的应用比计算机本身更重要。因为没有软件，计算机就是个空壳。&陈荣亮直言。他透露，目前虽然国家后续逐步加大软件的研发，但短期学习这方面的人才还比较匮乏。
863重点专项专家组组长钱德沛教授认为，超级计算机的发展根本动力来自于需求，超级计算机的目的应该是造福人类。在这一基本认知下，中国发展超算应该从需求出发，解决最迫切的应用问题。&不用过于在乎超算的全球排名，我们要有争第一的意识，但是不要太在意，还是要从应用出发。&他进一步强调。
对于应用落后的问题，钱德沛指出，这主要有三个原因：第一、中国开展超算业务的时间还很短；第二，高性能计算人才缺乏；第三，中国软件发展体制存在问题，由于盗版等因素没人愿意进行大型应用开发。
由于我国超级计算机在应用领域和国外发达国家仍有差距，导致我国的超级计算机应用软件大部分需要从国外进口，这就意味着我国的超级计算机还尚未做到独立自主。&银河一号&主机系统负责人、&银河仿真机&和&银河二号&总负责人兼总设计师、中科院院士周兴铭坦言，我国超级计算机使用的领域还比较窄，许多领域的应用软件是从美国购买的，这大大限制了我国超级计算机的发展。
事实上，作为我国科研发展的一个&通病&，对科技人员的激励机制死板，同样在超算应用开发环节存在。&对于主要靠人才资源的软件开发领域，你不能效仿硬件研发人员的方式来管理和激励。比如，在科研经费的使用流程方面，国家对科研器材花销方面和科研人员补助薪金等方面都要求的过死。严重影响科研人员的积极性。&
对此，温晓君建议从以下几个方面完善，一是大力支持前沿计算和高性能计算机的立项研制。制定我国高效能计算机及应用领域10年到20年的长期发展规划。与《国家集成电路发展纲要》相结合，加大超级计算机、高性能CPU和相关软硬件的研发和产业化政策扶持力度。
二是以解决重大问题为目标，加强对高性能计算应用软件研发的支持力度。在超级计算机研发过程中要同步开展应用软件的开发，更要在机器使用的全生命周期内持续开发应用软件，逐步改变我国大型并行应用软件要依赖国外的被动局面。
三是坚持高效能计算机、高性能计算服务环境和高性能计算应用全面均衡发展的战略。高性能计算机是计算服务环境的基础资源，服务环境是拓展应用的基本条件，而应用的发展会促进机器和环境的进步和发展。三者之间是相互依赖、相互促进的关系。从应用出发研制高效能计算机是必须遵循的原则，既要重视应用的牵引作用，又要发挥技术进步对于应用的推动作用。
四是搞好产业生态培育。产业生态培育在前沿计算和高性能计算领域同样适用。西方国家的超级计算机普遍采取国家预算维护、用户免费租借（对工业用户收取一定费用）的方式，以此培养用户，构建集硬件系统、应用软件开发、用户应用场景为一体的产业生态环境。
责任编辑：周小军全球超算榜单公布：中国“神威”夺冠 关注上市公司
来源：中国新闻网
作者：孙权
　　记者19日从国家超级计算无锡中心获悉，在德国法兰克福举行的国际超级计算大会（ISC2017）当天公布新一期世界超级计算机500强榜单，中国全自主研制的、基于国产众核处理器的“神威?太湖之光”超级计算机以每秒12.5亿亿次的峰值计算能力以及每秒9.3亿亿次的持续计算能力，再次斩获该榜单第一名。
　　“神威?太湖之光”超级计算机由国家并行计算机工程技术研究中心研制，国家超级计算无锡中心运营。在2016年的国际超级计算大会（ISC2016）上，“神威?太湖之光”超级计算机勇夺世界超级计算机排名榜单桂冠，并在11月举办的全球超级计算大会（SC16）上实现成功“卫冕”。
　　此外，在刚刚公布的2017年“戈登?贝尔”奖提名应用中（2017 ACM Gordon Bell Finalist），基于“神威?太湖之光”的应用成果又有2项入围，并将在11月举办的全球超级计算大会（SC17）上再次冲击这一高性能计算应用领域的最高殊荣。
　　在“神威?太湖之光”超级计算机发布短短一年的时间里，已经有5项研究成果入围“戈登?贝尔”奖提名，几乎占据了总入围应用的“半壁江山”。随着中国高性能计算研究的不断发展，国产芯片将会在国民生产的更多领域发挥更加重要的计算支撑作用。
　　“神威?太湖之光”超级计算机系统经过国家超级计算无锡中心一年的积极运营，已开展了众多应用课题。应用领域涉及天气气候、航天、先进制造、生物、、等19个方面。
　　另据新华社报道，新一期全球超级计算机500强榜单19日公布，中国“神威?太湖之光”和“天河二号”第三次携手夺得前两名，美国20年来首次无缘前三。
　　A股中，相关的：(603019,)、(000977,)、同方国芯、(600330,)。
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责任编辑：郭亮
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中国超算惊呆外国记者 1分钟等于72亿人计算32年
　　[文/观察者网 高雪滢]世界上最快的超级计算机、每秒可执行12.5亿亿次浮点计算、系统有1000万个核……
　　关于中国自主研发的超级计算机“神威·太湖之光”，你一定听说过这些高深莫测的数字，但你知道这到底是什么概念吗？
　　“它在一分钟里可以完成的计算量，相当于全球72亿人用计算器不间断地计算32年”！
　　从今天起，地球人不吃不喝算到2049年才能赶上超算1分钟的运算量
　　6月17日播出的《你所不知道的中国》里，当国家超级计算无锡中心副主任付昊桓如此介绍“神威·太湖之光”时，歪果仁惊呆了……
　　他瞪大了眼睛，难以置信地伸出自己的手指头：你确定是一分钟？
　　付昊桓笑得淡定：对。
　　歪果仁当然震惊，因为20年前，中国性能最好的计算机连世界前50名都进不去；现在，“神威·太湖之光”已经是世界上最快的超级计算机，比排名第二的“天河二号”快了一倍多。
　　而“天河二号”，也是中国的。
　　令外国人惊叹的，不只是“神威·太湖之光”的速度，还有它的外观。
　　“它跟我想象的完全不一样，很有设计感，很美观。”
　　这位外国记者抚摸着“神威·太湖之光”，赞叹之情溢于言表。
　　“神威·太湖之光”由40个运算机柜和8个网络机柜组成，每个运算机柜比家用的双开门冰箱还要大。
　　外国记者打开柜门的一刹那，仿佛打开了新世界的大门：“哇哦”~~
　　柜门里，是4块由32块运算插件组成的超节点，每个插件由4个运算节点板组成，一个运算节点板又含2块“申威26010”高性能处理器，一台机柜就有1024块处理器，整台“神威·太湖之光”共有40960块处理器。
　　整个系统有1000万个核，而一般的电脑，16核就已经是很高的配置了。
　　如果用2016年生产的主流笔记本电脑或个人台式机作参照，“神威·太湖之光”相当于200多万台普通电脑。
　　“神威·太湖之光”有什么用？
　　简单来说，就是“算天、算地、算人、算命”。
　　所谓“算天”，即通过提高观测云层的精度，来提升天气预报的准确度；
　　“算地”，即寻找失事飞机、评估环境污染等；
　　“算人”则是通过模拟血流、心脏等人体部分，提升医疗工作者的诊断和治疗水平；
　　“算命”则是通过分析你的社交特性，勾勒出你与众不同的个性。
　　外国记者好奇：它能跟我下棋吗？
　　付昊桓又笑了：虽然现在还没这种功能，不过如果给它一段时间训练，你就下不过它了……
　　“神威太湖之光”令人惊艳，但中国绝不满足于此。
　　中国下一代神威E级原型机已经在济南开工建设，计划2018年6月竣工投用。
　　神威E级计算机将拥有每秒百亿亿次的数学运算能力，性能将比“神威·太湖之光”高出8倍！
　　纪录片《你所不知道的中国》正在江苏卫视和BBC同步播出，6月17日播出的第三集里，还提到了全球最大的网络购物节：双十一。
　　外国记者一边翻着淘宝，一边赞叹：价值2500亿美元的电商巨头阿里巴巴，比亚马逊和易趣（e-Bay）加在一起还要大！
　　当双十一的零点峰值到来时，有数千万用户在线；
　　因此，保证系统不崩溃，是阿里巴巴技术部门最大的挑战。
　　“如果系统崩溃，会感觉自己成为公司的罪人”。
　　2016年的双十一，阿里的系统经受住了挑战。
　　凭借着单日1207亿元人民币的交易额，阿里巴巴创造了历史：这是全球网购有史以来交易额最大的一天。
　　节目总结说，中国的经济、科技、交通、文化正在翻天覆地的变化，这是“最令人惊叹的一个国家”。（来源：观察者网）714被浏览660,617分享邀请回答600106 条评论分享收藏感谢收起24419 条评论分享收藏感谢收起谁制造了最强大脑“神威&#183;太湖之光”的核心处理器
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谁制造了最强大脑“神威&#183;太湖之光”的核心处理器
　北京时间6月20日，TOP500组织在法兰克福世界超算大会（ISC）上发布了第47届世界超级计算机500强。国家超级计算无锡中心运营的“神威·太湖之光”超级计算机系统登顶榜单之首，成为世界上首台运算速度超过十亿亿次的超级计算机。此前，由我国国防科学技术大学研制的“天河二号”已创下“六连冠”的辉煌战绩，这也标志着我国超级计算机研制能力已位居世界先进水平。　　本届世界超算大会（ISC）上，“神威·太湖之光”勇夺TOP 500冠军头衔成为世界上最快的计算机，天河二号力挫强敌守住第二名，中国超算上榜数量首次超越美国，可谓是拿奖拿到手软。　　那么，站在世界之巅的“神威·太湖之光”究竟“神”在哪里？此次问鼎TOP500榜首对于我国超算领域发展又有怎样的意义？参与了本次世界超算大会（ISC）中科院计算所张云泉研究员做了重要解答。　　图1 “神威·太湖之光”问鼎TOP500榜首　　关于TOP500的冷知识　　本次中国超级计算机“神威·太湖之光”问鼎TOP500榜首，让无数中国人热血沸腾，相信很多人在激动的同时都会产生一个相同的问题，TOP500究竟是什么鬼？难道是超级计算机届的奥运会？　　其实，国际TOP500组织是一个具有较长历史的用于发布全球已安装超级计算机系统排名的权威机构，以超级计算机基准程序Linpack测试值为序进行排名，每年发布两次，其目的是促进国际超级计算机领域的交流和合作，促进超级计算机的推广应用。张云泉介绍说，TOP500世界超级计算机排行榜最早可由德国慕尼黑大学的汉斯教授在1993年发起，每年发布两次，至今已有23年的历史，刚刚落幕的法兰克福世界超算大会（ISC）上已经是第47届。　　此外，TOP500排行榜的发布场合也是国际权威。TOP500组织每年发布两次超级计算机排名情况，分别是在德国举办的世界超算大会（ISC）和在美国举办的世界超算大会（SC），代表着超级计算机的国际水平，同时也是各国超级计算机领域发展水平的标杆。　　除了历史悠久、发布场合权威，TOP500排行榜采取的评审标准也是业界公认的权威标准，也就是根据超级计算机基准程序Linpack测试值进行排序。张云泉解释说，Linpack现已经成为国际上最为流行的用于测试高性能计算机系统浮点性能的benchmark（基准点）。通过超级计算机求解N元一次稠密线性代数方程组的测试，从而评价高性能计算机的浮点性能。这也是一个公开客观的评审标准，其评审结果是得到业界广泛认可的。　　如果说奥运会是人类挑战生理极限的平台，那么世界超算大会（ISC）则是人类借助计算机挑战运算极限的阵地。所以，“神威·太湖之光”问鼎TOP500榜首也是对于中国超级计算机领域发展成果的肯定，让中国制造再次登上了国际舞台。　　图2 TOP500组织标志　　三招“必杀技”：中国超算显神威　　超级计算机新科世界冠军——“神威·太湖之光”位于江苏省国家超级计算无锡中心，它是一套非常宏大的计算机系统，由四十余个高度集成的机柜组成，是名副其实的“最强大脑”。那么，作为世界上最快的超级计算机，“神威·太湖之光”一举拿下TOP500冠军的过人之处有哪些？张云泉为我们进行了解读，“必杀技能”有三招。　　第一招——速度较量，唯快不破。张云泉表示，“神威·太湖之光”的峰值运算速度已经达到了每秒12.54亿亿次，其一分钟的计算能力相当于全球72亿人口同时用计算器连续不间断计算32年，这是全球第一台运行速度超过10亿亿次/秒的超级计算机。同时，其持续计算速度达到了每秒9.3亿亿次，是此前的世界冠军“天河二号”的3倍，是目前世界上持续计算能力最强的超级计算机。在超级计算机基准程序Linpack测试中，“神威·太湖之光”仅用4小时就完成了“天河二号”20多个小时才能完成的运算任务。也就是说，“神威·太湖之光”的运算速度和计算能力都“完胜”此前的 “天河二号”，这个世界冠军实至名归。　　图3 “神威·太湖之光”性能参数　　第二招——最强大脑，中国芯。“神威·太湖之光”之所以拥有世界最快运行速度，当然还要归功于其强大的硬件支持。张云泉介绍说，超级计算机主要是依靠提高并行度和设备的规模来提升计算速度，“神威·太湖之光”拥有超过1000万个处理器核，远远超过天河二号的300多万个，从而极大地提升了其运算规模和并行度。更加令人振奋的是，“神威·太湖之光”是首次完全用“中国芯”制造的中国最强大的超级计算机，此前“天河二号”使用的是英特尔至强处理器和Xeon Phi协处理器。作为“最强大脑”的“中国芯”，“申威26010”众核处理器这个只有5厘米见方的小小薄块，它集成了260个运算核心，数十亿晶体管，达到了每秒3万多亿次计算能力，单芯片计算能力相当于3台2000年全球排名第一的超级计算机。40960个“中国芯”同时工作，让“神威·太湖之光”登上了世界计算巅峰。　　图4 申威26010众核处理器　　第三招——绿色节能，又快又省。“神威·太湖之光”的功耗比达到了每瓦60.51亿次，在运行速度和持续计算能力均大幅提升的同时，其功耗不升反降，成为世界上计算能力最强但是最绿色环保的超级计算机。张云泉表示，以前TOP500的超级计算机，其功耗都比较大，而“神威·太湖之光”的持续性能和功耗比两项均属世界排名第一，并且远远地大幅领先其他超级计算机，这也体现出我国在超级计算机研制领域，不单单追求以“快”取胜，并且在自主可控、持续性能和绿色指标等综合性能方面都取得了突破性的进展，并且达到了新的高度。　　超算用途广：比名次更重要的是造福人类　　人类在体育竞技中，挑战生理极限的同时，更多的是获得精神上的激励与鼓舞，而作为超级计算机领域的“奥运会”，登顶TOP500榜首不是最终目的，造福人类才是“神威·太湖之光”的终极使命。　　超级计算机在能源、航天、生物制药等领域已经有了丰富而卓有成效的应用，截至目前，国家超级计算无锡中心已经承接了国内30多个重大应用项目。其中，清华大学地球系统科学研究中心在“神威太湖之光”计算机系统上首次实现了百万核规模、高分辨率的地球系统数值模拟。　　张云泉还介绍说，2016年度戈登贝尔奖来自全球的6个提名中，“神威太湖之光”就占了3个，分别涉及大气、海洋、材料三个领域的应用。而戈登贝尔奖作为计算机高性能应用领域的最高荣誉，一直有超算领域的诺贝尔奖之称，“神威·太湖之光”的出现有望实现我国在这个奖项上零的突破。　　图5 中科院计算所张云泉研究员　　超级计算机，被称为“国之重器”，超级计算属于战略高技术领域，是世界各国竞相角逐的科技制高点，也是一个国家科技实力的重要标志之一。自我国863计划实施以来，国家高度重视并且支持超级计算系统的研发，但由于基础薄弱起步较晚，在国际舞台中一直受制于人，美国更是在2015年宣布对我国禁售高性能处理器。而“中国芯”“申威26010”的问世，也成为我国自主研发打破30年技术封锁的一柄利器。“神威·太湖之光”勇夺榜首，可以说为我国超级计算机领域的发展打了一剂强心针。揭秘申威：一家低调的自主处理器制造商沿着“神威·太湖之光”的处理器“申威26010”，我们根据公开信息，找到了生产处理器的无锡江南计算机研究所。相对于从诞生之初就处于舆论风口浪尖的龙芯，国内另一款走全自主道路的芯片——申威，相比之下就低调得多。　　无论是传统纸媒还是网络媒体，申威的曝光率比起龙芯、海思、展讯等国产芯片都要低得多，而且相比于嘲讽天赋技能被点满的龙芯，申威极少成为网媒和充满虐气的网民的攻击对象。申威的军方背景更是给它带一缕神秘的色彩。下面，让我们一起走进申威，解密申威的“芯”路历程。1、申威的诞生　　上世纪60-70年代末，中国在高性能计算机领域也曾有过自己的辉煌——哈军工曾经制造出具有分时操作系统和汇编语言、FORTRAN语言及标准程序库的441B系列计算机。北京大学、北京有线电厂等单位联合研制150计算机。清华大学、北京无线电三厂研制生产了130、131、132、135、140、152、153系列计算机近千台。国防科大成功研制出151计算机，华东计算技术研究所成功研制1001中型集成电路计算机和HDS-9计算机，其中HDS-9计算机每秒运算达500万次，更为难能可贵的是，这些计算机的软件和硬件是中国人自己编译和制造的。　　但在80年代因迷信“造不如买、买不如租”、“市场换技术”等理论，放弃了自主芯片的研发转而大量外购国外芯片。从80年代的银河1超算开始，到90年代的银河2、银河3，曙光系列超级计算机都没有中国“芯”，在技术上始终受制于人。即使是在几年前的天河2号上，也只有4096片飞腾1500作为计算节点前端处理器，而飞腾1500是在SUN的UltraSPARC&T2基础上做的改进版本。　　为解决在超算和国防、信息安全无“芯”可用的困境。总参谋部第五十六研究所（无锡江南计算技术研究所）于2003年开始着手设计中国人自己的高性能芯片。申威从此踏上了征途。2、申威的娘家　　申威由总参谋部第五十六研究所（无锡江南计算技术研究所）设计，上海高性能集成电路设计中心是56所的马甲。　　该研究所创建于1951年6月，坐落于无锡。主要研究方向有计算机系统结构、并行/分布处理与智能计算机系统、计算机软件、人工智能与智能控制、计算机与通信、计算机信息处理与应用。八十年代以来，在计算机、通信及机电一体化等领域共荣获国家、军队科学技术成果奖300多项，其中国家科学技术进步特等奖3项，军队科学技术进步一等奖35项。年，中央军委两次为56所荣记集体一等功。1993年中央军委授予56所“勇攀科技高峰先进研究所”荣誉称号。3、申威的指令集和技术渊源　　申威属于Alpha阵营，指令集也是基于Alpha进行扩展。申威的技术来源是于DEC的Alpha&21164。DEC的技术实力很强，Alpha性能更是惊艳，AMD就曾经购买了Alpha&21264的技术资料，挖走了部分DEC的技术人员后，开发出自己的K7微结构。　　DEC是技术实力比人强，但商业模式不如人而失败的典型例子，Alpha也被几经转手，先被康柏收购，后被惠普雪藏。目前Alpha已经被束之高阁，指令集和微结构都已经不再更新，技术专利大多已过期或快过期了。申威是目前Alpha阵营中仅存的硕果，拥有自主扩展指令和发展路线的自主权。4、自主可控体系构建　　申威和龙芯作为国内硕果仅存的两个走自主可控路线的IC设计单位，和龙芯一样在积极构建自己的软硬件体系以保障从软件和硬件两个方面实现安全可控。申威开发了自己的神威睿智编译器，研发了基于Linux的神威睿思操作系统。加上超算领域不像PC领域那样存在软件生态的掣肘，申威构建自主技术体系的道路可谓一片坦途——于2012年9月投入使用的神威蓝光超算使用了8704片申威1600，搭载神威睿思操作系统，实现了软件和硬件全部国产化。5、申威历程　　56所（江南所）以Alpha指令集为基础，扩展出自己的指令集，并在2006年设计出具有自主微结构的申威1，申威1是一款130nm制程工艺的单核心CPU，主频900MHz，集成5700万晶体管。2008年完成的申威2，是一款130nm制程工艺的双核CPU，主频1.4GHz。　　如果说申威1和申威2更像是56所磨砺技艺的作品，是对Alpha21164技术的消化吸收，那么2010年研发的申威1600则是56将国外技术融会贯通后，推陈出新的产品。申威1600是一款65nm制程工艺的16核CPU，主频1.1G，双精浮点140G。申威1600被用于神威蓝光超算。　　也许是因Alpha当年强悍的性能，本人对源自Alpha的申威抱有很高的期望。但根据国家高性能集成电路设计中心公布的论文显示，申威1600的SPEC2000测试分数只能说是差强人意，唯有性能功耗比和LINPACK测试聊以自慰。平心而论，虽然申威1600处理器的单核性能有限，但16核的可扩展性很好，实现了比较理想的多核性能加速比。　　2012年，56所研制出申威1610和申威410，申威1610为40nm制程的16核CPU，集成10亿晶体管，主频1.6G，最大功耗50W，双精浮点运算200G。申威410为40nm制程的4核CPU，集成2.7亿晶体管，主频1.6G。前者用于服务器，后者用于PC，支持中标麒麟操作系统。这两款产品同样遭遇了龙芯在PC市场遇到的软件生态贫乏和产业联盟弱小导致产品缺乏市场竞争力的困境，加上申威410单核性能太弱，搭载申威410的安全可信PC基本不具备在民用PC市场的竞争力。　　2014年底，申威5成功流片。根据一篇由坐落于无锡的数字工程与先进技术国家重点实验室和坐落于北京的国家并行计算机工程技术研究中心联合发布的论文，申威5很有可能是一款集成了4个管理核心和256个运算核心的高性能众核CPU，双精浮点运算超过1T，核内&linpack效率93%，并有很高的性能功耗比。6、神威蓝光超算　　神威蓝光超算总投资6亿元，于2012年9月投入使用。神威蓝光超级计算机使用了8704片申威1600，搭载神威睿思操作系统，实现了软件和硬件全部国产化。神威蓝光超算峰值计算性能1PFlops（一千万亿次每秒），持续性能为0.796PFlops，性能功耗比超过741MFlops/W(百万次浮点运算/秒·瓦)，LINPACK效率为74%。神威蓝光超算有以下特点：一是全部使用申威1600芯片，搭载神威睿思操作系统，实现软件和硬件全部国产化；二是稳定性较好，测试Linpack&全过程9个多小时无故障；三是液冷系统高效可靠，冷却剂在冷板内部的封闭水循环带走主板热量，环保且无噪音；四是高密度封装，一个机仓可装入1024个CPU；五是整机功耗低，性能功耗比高。神威蓝光超算性能功耗比超过741MFlops/W，整机功耗1W；天河1号超算性能功耗比431.7&MFlops/&W，整机功耗4W。六是整机效率高。神威蓝光超算LINPACK在不同规模下的效率：单处理器核80.28%，单CPU&75.20%，单机舱75.07%，整机74.37%。神威蓝光超算整机效率与曾经是美国最快的计算机美洲虎超级计算机效率相当。　　据统计，“国家超级计算济南中心”有注册用户超过100个，移植优化60多道重点应用课题，其中能够达到上万核并行规模的应用课题达16个，有应用成果的课题超过15个，系统利用率已超过60%。目前主要面向气象气候、海洋环境、生物医药、信息安全、航空航天、材料物理、金融分析、工业设计、石油物探等应用领域。新一代神威超算　　无锡市人民政府于2013年就成立了以市长为组长，副市长为副组长的国家超级计算无锡中心建设领导小组，积极筹备新一代神威超算建设。2015年4月，官方成立了无锡恒鼎超级计算中心有限公司作为国家超级计算（无锡）中心的建设和运营主体，56所成立了项目指挥组及总师组负责解决超算建设过程中的技术问题。　　目前，新一代神威超算主机系统软件正在调试中，整机系统设计计划于2015年年底公布。新超算总投资18亿元，计划在&年建成，运算能力将达到100PFlops，计算性能有望冲击世界第一。神威MPP机　　神威MPP机是国家并行计算机工程技术研究中心研制的面向千万亿级以上规模的高性能计算机，能通过虚拟化技术、网格计算技术和云存储技术在服务层虚拟出多种计算和存储服务形态。　　神威MPP机硬件系统由高速运算系统、互连网络系统、海量存储系统、维护监控系统、电源系统、冷却系统和结构组装设计等部分组成。软件系统主要包括“神威睿思”操作系统、“神威睿智”编译器、基础库等。　　系统投入使用以来，已经成功移植了包括气候气象、海洋科学、新药研制、生物信息、航空航天、工业设计、金融分析等重点应用领域的近二十道万核以上并行规模的实际应用课题，取得若干重大应用成果。　　6神威Cluster是在汇集神威MPP机的技术优点基础上，专门为科学和工程计算领域设计开发的高性能计算平台。在气候气象、海洋环境、数值风洞、碰撞仿真、蛋白质折叠、基因研究、新药研发、分子动力学模拟、量子化学计算、材料科学、芯片设计、动漫设计、工业设计等方面用途广泛。神威Cluster系统的通用结构如下图：7、安全可信PC　　神威安全可信PC是搭载申威410，针对有较高安全需求的党政军单位，元器件实现100%国产化。内嵌的国产外围套片，集成了符合国家标准的可信密码模块，实现系统内嵌式可信引导和软件系统的可信度量，保证系统的安全可信。　　因申威410单核性能太弱，软件生态极度贫乏，仅限于满足特殊部门使用。如果说龙芯还是在从安全市场往民用市场方向发展的话，申威从头到尾压根就没考虑过民用市场，完全是自己关起门来自己玩。　　实事求是的说，搭载申威410的安全可信PC不仅价格贵，整机性能弱，而且软件生态贫乏，基本不具备在民用PC市场的竞争力。在申威5走众核路线后，从2012年至今，申威没有新的桌面芯片产品，很有可能已经放弃桌面芯片开发。安全架构如图所示：8、神威云　　神威云是国家并行计算机工程技术研究中心研发的云产品，能够提供丰富的云产品套件、开放的API接口、全面的资源管理平台和运维监视平台，具有强大的虚拟资源池管理能力。神威云平台采用商用服务器、高速网络、高性能存储设备，结合神威云平台系列软件搭建。具有功能强大、性能稳定、安全可靠、简单好用的特点。9、小结　　虽然申威和龙芯一样是走独立自主路线，但申威的道路要比龙芯平坦得多：首先，国家对龙芯的投入非常有限，而且龙芯自2010年市场化运营后完全自主经营，自负盈亏。申威是军方项目，不仅不用面对IC设计公司最头痛的技术人才流失问题，还能在人力物力财力可以得到军方充足保障。　　其次，申威专注于超算领域，不存在龙芯在PC市场遇到的软件生态贫乏和产业联盟弱小导致产品缺乏市场竞争力的困境。申威有自己的指令集、微结构、CPU、编译器、操作系统就足以在超算领域立足。而龙芯则被软件生态贫乏和产业联盟弱小掣肘。但申威专注于超算领域也带来一个缺憾，就是在和人民群众最息息相关的民用PC市场，我们可能永远看不到申威的产品了。　　最后，申威是军方项目，而神威超算更是国家级工程，申威的软件和硬件产品完全可以在体制内完成内部循环。而龙芯的很多产品必须到商业市场上去拼杀。&&&&&&&&&&&&&&&　　申威自2003年诞生以来，基于Alpha自主扩展了指令集，共设计了申威1、申威2、申威1600、申威1610、申威5五款芯片，自主研发了神威睿智编译器和神威睿思操作系统，推出了搭载申威芯片的PC、服务器、高性能计算机、超算、防火墙、机架式存储服务器、大规模集群存储系统、瘦客户端、QDR&HCA卡、神威云等产品，为国家信息安全和超算建设竭尽所能，圆满完成了国家交付的任务。
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