中国研制超级计算机令美国不安,品尝2010年超级计算机饕餮大

到了年底,一定少不了饕餮大餐的奉上,今天小编给大家带来的就是2010的超算饕餮大“参”,让我们再一起回味下吧。

摘要:
看到中国安装了世界最快的超级计算机,美国政府机关和企业立即行动起来,要恢复美国在这项技术中的领导地位。在气候研究、产品设计和武器开发等领域,超级计算机都是一个至关重要的工具。资料图片:2009年10月29日,中国国防科技大学成中国研制超级计算机令美国不安
看到中国安装了世界最快的超级计算机,美国政府机关和企业立即行动起来,要恢复美国在这项技术中的领导地位。在气候研究、产品设计和武器开发等领域,超级计算机都是一个至关重要的工具。资料图片:2009年10月29日,中国国防科技大学成功研制出的峰值性能为每秒1206万亿次的“天河一号”超级计算机在湖南长沙亮相。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。参与者所要做的是把当前最强大的计算机加速一千倍,他们希望在这方面超过中国的工程师。过去10年,美国也曾展开一场“十字军东征”,在日本一台超级计算机成为世界最快之后不久,即实现赶超。这次的挑战可能要复杂得多。要实现运算性能的下一步重大赶超,就需拥有多至10亿台电脑组成的系统,并在编程方面取得突破,从而让这些电脑发挥作用。而国会共和党人下定决心要减少赤字,说服他们为这类开发活动提供补贴恐怕是很难的。加州劳伦斯•伯克利国家实验室(Lawrence
Berkeley National
Laboratory)是超级计算机的重要用户,实验室副主任西蒙(Horst
Simon)承认赶超不容易。但他说,可以认为,如果没有新一代超级计算机系统,一些重要的科学问题将得不到解决。他说,这其实是一个经济竞争力问题、一个国家安全问题。超级计算机有房间那么大,由数十万个处理单元组成,可用于同时解决多个涉及数字密集运算的问题。这种系统起先是用于与国防有关的繁重工作,如破译通讯密码等,但现在已经普遍使用于新车或药物设计等任务。中国新一代超级计算机名为“天河一号A”,位于天津,上个月首次对外公布。本周美国新奥尔良的一场超级计算机大会上,“天河一号A”预计会成为热门话题。大会公布的新排行榜将会确认初步估计,证明“天河一号A”在标准运算测试中的得分高于此前为世界最快的“美洲虎”(Jaguar)系统。“美洲虎”位于美国田纳西州橡树岭国家实验室(Oak
Ridge National
Laboratory)。但美国超级计算机专家说,给美国带来挑战的不仅是“天河一号A”。世界上性能第三的超级计算机系统也属于中国,而在上述大会半年发布一次的超级计算机500强排行榜中,中国目前拥有42台,在大型超级计算机的安装数量方面仅次于美国。包括“天河一号A”在内的几台计算机,运算性能突破了一个“petaflop”(千万亿级,即每秒科学计算次数达到10的15次方)。中国有关机构已誓言五后至少有一套系统的性能达到50到100个“petaflop”。他们还希望在2016年到2020年实现一到10个“exaflop”(每秒10的18
次方)的性能。美国能源部设立的实验室──它利用超级计算机模拟大量核武器爆炸──正打算建造更加大型的机器,同时帮助起草一份更加雄心勃勃的“百亿亿次”计划。橡树岭国家实验室负责科学技术的副主任撒迦利亚(Thomas
Zacharia)估计这些工作将在今后八年内额外需要40亿至50亿美元的联邦资金,以开发必需的硬件和软件技术。从理论上说,这类系统可以通过将现有大型系统中使用的更多元件组合在一起来实现。但美国能源部的官员估计这样一台超级计算机将需要十亿瓦特的动力才能运转,大概相当于一座核电站所产生的动力。对“百亿亿次”计划而言,挑战在于要提高微处理器和其他芯片的性能同时大大减低它们的能量消耗。如今的超级计算机大多使用的是英特尔公司(Intel
Corp.)和高级微设备公司(Advanced Micro Devices
Inc.)在个人电脑中广泛使用的微处理器的变体。中国最大的两个系统在这类芯片上增加了一种构件──图像处理单元,这类芯片可以使电子游戏中产生图像。这种加速芯片有望在百亿亿次系统中发挥作用,目前它已经被一些制造商加以利用。硅图国际公司(Silicon
Graphics International Corp.)周一计划推出一种名为Prism
XL的超小型系统,它提供了一系列加速芯片可供选择──高级微设备公司或是英伟达(Nvidia
Corp.)的图像处理单元,或者是初创企业Tilera
Corp.的能加速各类运算的芯片。英特尔正在研发基于其x86微处理器设计的加速芯片,它说这款加速芯片运行起来将比其他加速芯片更加便捷。德克萨斯州奥斯丁的初创企业
Smooth-Stone本周将更名为Calxeda,它计划向市场推出采用了ARM Holdings
PLC微处理器技术变体的超级计算机和其他服务器,ARM
Holdings是一家以手机为主营业务的公司。中国工程师为天河一号A系统研制了本土的通讯电路,还研制出基于Sun
微系统公司(Sun Microsystems Inc.)
Sparc技术的芯片。他们计划研制出完全自主创新的微处理器,在今后的机器中起到核心计算动力的作用。这一设想实现后,中国对美国公司援助的依赖程度将大大降低,对美国政府出口限制的抵御能力也将增强,美国政府为限制接触到军事应用技术而设置了此类限制。另一家参与百亿亿次计划的美国机构国家科学基金会(National
Science Foundation)的首席技术长穆诺兹(Jose
Munoz)说,这些是美国需要关心的问题。 中国“天河一号”问鼎世界最快的计算机
北京时间15日凌晨最新发布的全球超级计算机五百强上,中国超级计算机“天河一号”以每秒2570万亿次的运算速度首次超越美国制造成为世界最快的计算机。  国际TOP500组织在其官网(http://top500.org)上的排行榜显示,由国防科技大学研制的“天河一号”位居榜首,远远超过位居其次的前世界第一——美国橡树岭国家实验室的“美洲虎”。后者的运算速度为每秒1750万亿次。  “天河一号”现为国家超算天津中心业务主机,在石油勘探、气象预报、高端装备研制、生物医药、动漫设计领域得到尝试性应用。  “天河一号”总设计师杨学军告诉新华社记者:“该项目的一大创新是CPU和GPU的结合技术。GPU是用来读取图像和视频的,还从未用过计算,因此我们花了大量精力来提高GPU的效率。实践证明,这条新路子行得通。”  中国曙光公司和中国科学院共同研制的曙光“星云”,以每秒1270万亿次的实测速度,较先前榜单下滑一位至第三名,连同“天河一号”是跻身前十中的两部中国超级计算机。  “中国正在快速发展自己的高性能计算能力。”排行榜编撰人之一、美国田纳西大学计算机学教授杰克·唐加拉接受新华社记者电子邮件采访时说:“如果中国在一到两年时间内在处理器技术方面可以与美国媲美,我不会感到惊讶。”  “天河一号”工程办公室主任李楠说:“我们做的不是简单的规模扩张,而是大规模集成电路芯片等关键技术的成功升级。该项目是‘中国制造’迈向‘中国设计’过程中一项重要基础设施。”在此次世界五百强超级计算机中,中国有五部超算系统跻身前一百,并至少有40部入围前五百名。然而在前十和前五百强中,美国超级计算机都占据了半壁江山。  “我们应该理性面对所取得的成就,”国家超算天津中心副主任朱小谦说,“榜单上,美国在数量上有着绝对优势,而且中国超算领域的整体水平还有很大的提升空间。”  中科院研究员张云泉指出:“在国际上,超算领域的竞争相当激烈。按照往年的规律,‘天河一号’很难占据榜首超过一年的时间。”  “天河一号”目前投资达6亿元人民币,采用了14396颗英特尔处理器,和7168块英伟达高性能计算卡,而2048颗国产“飞腾”处理器也首次得以投入使用。  张云泉说,这次发挥决定性作用的还是国外的处理器,而预计明年“天河一号”将会尝试采用更多国产处理器。  对于未来中国超级计算机的发展道路,张云泉认为走产业化道路,结合国家和企业的力量是必然选择。  “近一两年内还需要投入二三十个亿,其中至少有一半应该投入到技术应用环节。”他说,“我们应该走产业化道路,吸收各方面资金,实现技术的可持续发展。”  美国俄亥俄州立大学网络计算研究小组领导者潘达博士说,“资金决定未来的发展。一个国家对超算领域维持高投入,它就能在这个领域保持领先水平。”  中国863高效能计算机重大项目专家组组长钱德沛说:“中国高性能计算机在性能指标已居于领先行列,但处理器、系统软件和算法上与世界先进水平还有差距。要及时规划未来,真正把超级计算机变成‘生产力的倍增器’。”  据悉,美国国家超级计算应用中心正与IBM公司共同开发“万万亿次”超级计算机“蓝水”,并宣称会在2011年底夺回全球速度最快计算机宝座。

看惯了服务器和台式机的参数,但超级计算机的参数一定超出一般人的想象,从速度到效率无不令人折服。这些超级计算机都代表了当今最尖端的科学技术,期待这些家伙能为人类提供更多优质的服务。

从IBM称中国已经威胁到美国超级计算机地位,到传出日本将造万万亿次超级计算机,再到美国开发基于人类视觉的超级计算机,再到最近沸沸扬扬的中国天河一号超级计算机,近期关于超级计算机的新闻非常多,这一代表着先进计算技术的系统成了未来各国激烈竞争的焦点。

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超级计算机通常是指由数百数千甚至更多的处理器机)组成的、能计算普通PC机和服务器不能完成的大型复杂课题的计算机。有人说超级计算机无非是堆砌CPU、内存等硬件,实际上并不是这样。直观上说,如果只是比拼这个话,任何一个国家都狂堆处理器就好了,那么超级计算机排行榜就成了国家富裕程度排行榜,中国也不会夺得这次第一。

从技术层面上来说,超级计算机技术是一个国家科技发展水平和国家综合实力的体现,其中要应用到并行访问档案系统、资料分区、非均匀访存模型、冷却等多种“软”“硬”技术,换句话说超级计算机的核心技术是架构。

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此外,超级计算机并不是仅仅把上万颗处理器“并联”就可以,还要考虑到效率问题,如何才能充分发挥它们的性能是一个很棘手的技术难题。超级计算机的性能提升幅度很大,现在是千万亿次计算能力,下一个级别就是万万亿次,目前美国已经确定了新目标,就是突破这一速度。超级计算机之所以竞争如此激烈并且发展如此之快是与它的用处息息相关的,随着社会的发展,人类对计算能力的渴求与日俱增,在石油勘探数据处理、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、新材料开发和设计、基础科学理论计算等方面都需要超级计算机的强大计算能力来解决一些难题。

看惯了服务器和台式机…

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