国产最牛计算机"天河一号"面世 全世界排名第二[组图]

 国产最牛计算机"天河一号"面世  全世界排名第二[组图]
  2009年10月31日22：26 来源：重庆晚报              每秒钟能运算一千万亿次，排名世界第二，明年开始为军事、科技领域和百姓生活服务


　　“天河一号”由103台机柜组成，每个机柜占地1.44平方米、高两米、重1.5吨，系统总重量相当于19个神舟飞船。

　　昨日，我国第一台拥有每秒钟千万亿次（即10的15次方）计算能力的超级计算机——“天河一号”在长沙亮相，中国由此成为继美国之后世界上第二个能够研制千万亿次超级计算机的国家。

　　作为中国高技术研究发展计划（863计划）中的一个重大项目，“天河一号”的设计始于2008年，国防科技大学是其研制者。1983年面世的中国第一台亿次计算机“银河一号”，同样诞生在这所大学。

　　据了解，2010年年底之前，“天河一号”将安装到中国两个国家级超级计算中心之一的天津中心，向国内外用户提供超级计算服务，它将在资源勘探、生物医药研究、航空航天装备研制、金融工程、新材料开发等方面得到广泛应用。

　　解读

　　存储量相当于

　　4个国家图书馆

　　以下数字是“天河一号”的部分基本数据。

　　全系统峰值性能为每秒1206万亿次，Linpack实测性能为每秒563.1万亿次。这意味着，“天河一号”计算一天，一台配置Intel双核CPU、主频为2.5GHz的微机需要计算160年。

　　共享存储总容量为1PB。“天河一号”的存储量相当于4个国家图书馆（藏书量为2700万册）之和，能够为全国每人储存一张大小接近1mb的照片。

　　“天河一号”由103台机柜组成，每个机柜占地1.44平方米、高两米、重1.5吨，系统总重量相当于19个神舟飞船。放置“天河一号”需要一个近千平方米的房间。

　　全系统包含6144个通用处理器（CPU）和5120个加速处理器（GPU），仅系统级软件就有20多万行代码。

　　互联通信网络的单根线传输速率为10Gbps，这是目前国际上最快的速率。

　　“天河一号”目前投资为6亿人民币。从信息技术的发展速度预计，使用寿命预计为10年。

　　全系统运行情况下，每小时耗电1280度。

　　直接参与“天河一号”研发的科技人员有200多人，平均年龄为36岁。

　　揭秘

　　全世界仅有3台

　　中国排名第二

　　美国早在上个世纪90年代就提出了做千万亿次巨型计算机的目标，直到2007年才实现。截至2009年6月，世界上仅有3台千万亿次的计算机。

　　一台千万亿次的“天河一号”，是否等于10个百万亿次巨型机之和？中国科学院院士周兴铭说，系统的效能绝不是各单元计算效能的简单叠加。“如果用高性能微处理器直接堆出一个千万亿次的系统，功率会大得惊人，用户可能连电费都付不起，同时机器的可靠性很低，根本无法稳定工作。”他说，“天河一号”采用了7项关键技术，从而发挥出机器最大的整体效能。由于采用了一系列创新技术，这台计算机具有四大特点：高性能，1206万亿次的峰值性能位于世界一流;低能耗，能耗是每瓦电创造的计算效能，“天河一号”目前能效为每瓦4.3亿次运算，与目前排名第一的美国“走鹃”相当;高安全，“天河”实现了不同用户间数据和工作信息的相互隔离;易使用，“傻瓜化”的操作界面和菜单、鼠标等常规操作，让机器的使用变得简单。

　　TOP500（全球超级计算机500强）排名榜是衡量各国超级计算水平的最重要的参考依据。近年来，中国已有多台超级计算机系统陆续进入了TOP500榜单，现在，“天河一号”成了世界第二。

　　应用

　　百姓日常生活

　　离不开超级计算机

　　你也许不知道，在自己习以为常的种种生活方式中，都有超级计算机的参与。比如：

　　网络服务。面对数千万、数亿用户的访问请求，服务器必须有强大的数据吞吐和处理能力，而这正是超级计算机发挥作用的舞台。

　　天气预报。天气预报的结果正是由超级计算机计算而来。目前世界最高水平可预报8天，我国为5至6天。但对于中长期预报来说，目前世界上的超级计算机仍然是无法满足需求的，因为天气预报的计算需要10的18次方也就是每秒百万万亿次的速度。世界上一个公认的说法是，天气预报时效每增加一天，气象和计算机界需要努力10年。

　　生物制药。研制一种新药，从化合物筛选到临床试验，一般需要10到15年的时间。使用超级计算机，用模拟的手段，科学家可以在较短的时间内从几十万甚至几百万种化合物中筛选出有效的药物化合物。

　　未来，超级计算机还会给生活带来什么样的改变？专家介绍说，很可能会诞生一个庞大的巨型机服务产业，面向个人用户提供服务——“比方说，未来的天气预报可能进一步定时化，个人可以随时询问某个局部区域在某个特定时间段的天气情况。”

　　畅想

　　超级计算机

　　会代替人脑吗

　　超级计算机是否会在未来代替人脑？科幻电影中计算机统治世界的故事会成为现实吗？

　　“计算机无法代替人脑。”国防科技大学教授李思昆说，人脑与计算机的一个根本区别在于，人能够发现规律，而计算机只能根据人发现的规律和设计的方法进行计算。

　　科学家预计，未来10年左右，世界上将研制出运算速度超过每秒百万万亿次（即10的18次方）的超级计算机。宇宙的年龄是150亿年，换算成秒大概是百万万亿秒。也就是说如果从宇宙大爆炸的那一刻开始，每秒钟进行一次计算，一直到今天才能完成这个数量级的计算。

　　国防科技大学教授窦文华认为，如果只使用当前的技术，无法研制出百万万亿次的计算机。他预测，10的18次方级别计算机其芯片之间应采用光互连。而研制10的21次方级别计算机将是2030年前后的事情，目前的半导体技术将不能支撑，或许会采用纳电子技术。再往后或许将产生量子计算技术。本组稿件据新华社
        资料——百度百科         天河一号         简介　　随着第一台国产千万亿次超级计算机2009年10月29日在湖南长沙亮相，作为算盘这一古老计算器的发明者，中国拥有了历史上计算速度最快的工具。
　　 每秒钟1206万亿次的峰值速度和每秒563.1万亿次的Linpack实测性能，使这台名为“天河一号”的计算机位居同日公布的中国超级计算机前100强之首，也使中国成为继美国之后世界上第二个能够自主研制千万亿次超级计算机的国家。
　　这个速度意味着，如果用“天河一号”计算一天，一台当前主流微机得算160年。“天河一号”的存储量，则相当于4个国家图书馆藏书量之和。
　　
　　超级计算机又称高性能计算机、巨型计算机，是世界公认的高新技术制高点和21世纪最重要的科学领域之一。
　　
        系统配置
　　–6144个通用处理器；
　　–5120个加速处理器
　　–内存总容量98TB ；
　　–点点通信带宽40Gbps ；
　　–共享磁盘总容量为1PB
　　硬件系统
　　–计算阵列、加速阵列、服务阵列，以及互连通信子系统、I/O存储子系统和监控诊断子系统等
　　计算阵列
　　–2560个计算结点 ；
　　–每个计算结点集成2个Intel CPU，配32GB内存 。
　　加速阵列
　　–2560个加速结点；
　　–每个加速结点含2个AMD GPU、 2GB显存 。
　　服务阵列
　　–512个服务结点 ；
　　–每个服务结点含2个Intel EP CPU、32GB内存 。
　　互连通信子系统
　　–采用两级Infiniband QDR互 ；
　　–单个通信链路的通信带宽为40Gbps、延迟1.2μs 。
　　I/O存储子系统
　　–采用全局分布共享并行I/O系统结构 ；
　　–磁盘总容量1PB 。
　　监控
　　–采用分布式集中管理结构，实现全系统的实时安全监测、系统控制和调试诊断等功能
　　软件系统
　　–操作系统、编译系统、资源管理系统和并行程序开发环境等四部分组成 。
　　操作系统
　　–操作系统采用64位Linux ；
　　–面向高性能并行计算、支持能耗管理、虚拟化和安全隔离等进行了针对性设计 。
　　编译系统
　　–支持C、C++、Fortran77/90/95、Java语言；
　　–支持OpenMP、MPI并行编程 ；
　　–提供异构协同编程框架，高效发挥CPU和GPU的协同计算能力 。
　　资源管理
　　–提供全系统资源统一视图，实现多策略资源分配与作业调度，有效提高资源利用率和系统吞吐率
　　并行程序开发环境
　　–并行程序开发环境提供一体化图形用户界面，支持应用程序的调试和性能分析 。
　　峰值性能
　　1.206PFlops，LINPACK测试性能563.1TFlops@575MHz，超过2009年6月TOP500第四位 ；
　　系统能效
　　431.7MFlops/W，超过2009年6月Green500第五位 。
　　操作系统
　　符合B2级安全标准，提供基于隔离的用户安全工作环境
　　提供统一的全系统资源管理视图、友好的系统管理使用界面、一体化的并行应用集成开发环境和虚拟化的网络计算环境
　　可广泛应用于
　　–石油勘探数据处理；
　　–生物医药研究；
　　–航空航天装备研制；
　　–资源勘测和卫星遥感数据处理；
　　–金融工程数据分析；
　　–气象预报和气候预测；
　　–海洋环境数值模拟；
　　–短临地震预报；
　　–新材料开发和设计；
　　–土木工程设计；
　　–基础科学理论计算等。
　　         发展历程
　　作为中国高技术研究发展计划(863计划)中的一个重大项目，“天河一号”的设计始于2008年。
　　“随着我国经济的发展，环境控制、生物医药等领域已经对千万亿次甚至更高性能的计算机提出了现实需求。”国防科技大学校长张育林说。
　　国防科技大学是“天河一号”的研制者。1983年面世的中国第一台亿次计算机“银河一号”，同样诞生在这所大学。
　　    “超级计算机的研制历程表明，我们要在高技术领域有所作为，必须走一条中国特色的自主创新之路。”张育林说，“一味追求国际排名是没有意义的，只有在核心技术、实际效益和人才培养上不断实现新的突破，科学研究才有了持续发展的动力。”
　　采用了“多阵列可配置协同并行体系结构”等7项关键创新技术的“天河一号”，综合技术水平位居世界前列，具有高性能、高能效、高安全和易使用的特点。在实现技术跨越的同时，由200多人组成、平均年龄为36岁的“天河”团队还首次尝试了军地合作、多家单位协同攻关的开发模式。
　　中国传统文化里，“天河”是银河的别称。张育林说，这台计算机的名字暗示着天津与“银河一号”计算机诞生地之间的合作。
　　2010年年底之前，这台由103个机柜组成、占地面积近千平方米、总重量155吨的庞大计算机将安装到中国两个国家级超级计算中心之一的天津中心，向国内外用户提供超级计算服务。
　　“在现代科学发展中，计算已经成为与理论和实验并行的第3大引擎。”国家超级计算天津中心主任刘光明说，“天河一号”将在资源勘探、生物医药研究、航空航天装备研制、金融工程、新材料开发等方面得到广泛应用。
　　“‘天河’的平台是开放的，我们愿意与全世界共享中国的创新成果。”刘光明说。
　　(这是科研人员在对“天河一号”超级计算机在精选系统测试)

     科研意义

　　我国首台千万亿次超级计算机系统——“天河一号”由国防科学技术大学研制成功。在今天中国高性能计算机TOP100组织公布的2009年度前100强排名中，天河一号高居榜首。
 　有关专家认为，“天河一号”的诞生，是我国战略高技术和大型基础科技装备研制领域取得的又一重大创新成果，实现了我国自主研制超级计算机能力从百万亿次到千万亿次的跨越，使我国成为继美国之后世界上第二个能够研制千万亿次超级计算机系统的国家。
　　“天河一号”在科技部的领导支持下，通过与天津市滨海新区密切合作，由国防科大计算机学院承担的国家863计划“千万亿次高效能计算机系统研制”课题的重大成果。该系统突破了多阵列可配置协同并行体系结构、高速率可扩展互连通信、高效异构协同计算、基于隔离的安全控制、虚拟化的网络计算支撑、多层次的大规模系统容错、系统能耗综合控制等一系列关键技术，系统峰值性能达每秒1206万亿次双精度浮点运算，内存总容量98TB，点点通信带宽每秒40Gb，共享磁盘容量为1PB，具有高性能、高能效、高安全和易使用等显著特点，综合技术水平进入世界前列。
　　超级计算机是世界高新技术领域的战略制高点，是体现科技竞争力和综合国力的重要标志。各大国均将其视为国家科技创新的重要基础设施，投入巨资进行研制 开发。我国首台千万亿次超级计算机系统的成功问世，是我国高性能计算机技术发展的又一重大突破，是国家和军队信息化建设的又一重要成果，为解决我国经济、科技等领域重大挑战性问题提供了重要手段，对提升综合国力具有重要战略意义。“天河一号”适用于大规模科学与工程计算。国防科大正与天津滨海新区密切合作，将“天河一号”广泛应用于石油勘探数据处理、生物医药研究、航空航天装备研制、资源勘测和卫星遥感数据处理、金融工程数据分析、气象预报、 气候预测、海洋环境数值模拟、短临地震预报、新材料开发和设计、土木工程设计、基础科学理论计算等方面。
　　据介绍，“天河一号”将作为天津滨海新区和国防科大共同建设的国家超级计算天津中心的业务主机，面向社会开放，实现资源共享，为国内外提供超级计算服务，同时带动高科技服务产业和高端信息产业发展，着力打造高新科技服务、产业技术创新、人才聚集培养三个平台，为经济、社会发展提供高科技支撑。
　　国防科大计算机学院是我国高性能计算机研制的重要基地，被中央军委授予“科技攻关先锋”荣誉称号。他们始终紧贴国家和军队重大战略需求，研制成功的“银河”系列高性能计算机在国家和国防建设的关键领域发挥了重要作用，为强军兴国作出了突出贡献。参加研制的广大科技人员表示，要进一步深入学习胡锦涛总书记关于提高自主创新能力，建设创新型国家的一系列重要论述，以攀登世界科技高峰的信心和勇气，大力弘扬“银河精神”，团结协作，顽强拼搏，在更高起点上推进我国高性能计算机事业的创新发展。          相关资料 　　今天，全国高性能计算学术年会在长沙召开，国防科技大学计算机学院在大会上发布了国内首台峰值性能超千万亿次的超级计算机系统——天河一号。
　　据悉，该超级计算机峰值性能1206万亿次双精度浮点数操作，LINPACK实测性能为560.3万亿次。该计算机系统的实测性能数据已经提交国际TOP500进行排名，按照2009年06月的性能数据，天河一号实测性能排列TOP500第四位，峰值性能列第三位。
　　天河一号不仅为国内首台千万亿次超级计算机，而且采用了创新的系统架构设计，达到了很高的能效，达到431.7 MFlops/ W,排列于Green500第五位。
　　天河一号采用6144个INTEL通用多核处理器和5120个AMD图形加速处理器,内存总容量98TB,点对点通信带宽40Gbps,而共享磁盘总容量则达到1PB。该超级计算机系统将部署于天津滨海新区国家超级计算天津中心作为业务主机。
　　曙光用的是微软的操作系统，“天河一号”的操作系统用的是我们的“银河麒麟”操作系统，在“银河麒麟”操作系统基础上进行改造的。“银河麒麟”是国防科技大学自主研制，目前我国等级最高的操作系统。它是自主研制的，它的内核、很多接口我国拥有自主知识产权；同时，它又能兼容国际上很多操作系统，主要是linux操作系统，因此能够广泛地支持第三方软件。
　　现在“银河麒麟”操作系统是我国商务部的援外产品，像我们对一些友好的第三世界国家出口的计算机上装的都是该系统。

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