全球速度最快的计算机来自于中国。

国际高性能计算权威组织日前在法兰克福宣布最新一期超级计算机500强榜单显示,由我国自主研制的“神威-太湖之光”超级计算机,以每秒超过10亿亿次的运算速度获得冠军。

这是我国完全资助研制和生产的超级计算机首次使用中国制造芯片,并突破10亿亿次量级,也标志着中国近期在计算机系统方面取得重大成果,并逐步摆脱对美国芯片技术的依赖。

10亿亿次量级比美国超算快5倍

根据国际TOP500排名公布的数据,“神威-太湖之光”超级计算机系统的峰值性能达到每秒12.5亿亿次,持续性能达到每秒9.3亿次,性能功耗比为每瓦60亿次。这三项关键指标均位居世界第一。

“神威-太湖之光”由国家并行计算机工程技术中心研发,在无锡国家超级计算中心安装完成,去年12月完成整机系统性能测试,目前由清华大学负责运营。

在国家超级计算(无锡)中心1000平米的主机房内,整齐排列这两组共40个运算机仓,每个机仓容纳1024个芯片,一共40960个芯片。据介绍,“神威-太湖之光”单芯片的计算能力相当于3台2000年全球排名第一的超级计算机,当前性能指标达到全球领先水平。

国家超级计算(无锡)中心主任杨广文表示:“神威-太湖之光的绿色指标很好,性能是目前排名第二的单瓦性能的三倍,软件支撑功能强大,包括容错、编译和任务调度等能力都具有创新性。”

此前人类超级计算机的最快运算记录由我国“天河二号”保持,为每秒5.59亿亿次。“神威-太湖之光”的实测计算速度比天河二号提高了三倍,是美国最快的计算机速度的5倍,也是目前世界上第一台运算速度达到10亿亿次量级的超级计算机。

“神威-太湖之光”一分钟的计算能力,相当于全球70亿人同时使用计算机不间断计算32年。该计算机集合了41000个芯片,每个芯片都含有260个处理器内核,整个计算机拥有1065万个内核,美国最快的计算机内核个数仅为56万个。在存储记忆方面,“神威-太湖之光”整台机器只用了1.3个拍字节,这意味着该计算机非常节能,耗能仅为15.3兆瓦,天河二号的能耗为17.8兆瓦。

国家863计划高性能计算重大项目总体组组长钱德沛表示:“神威-太湖之光的功耗是全球领先的,也就是单位一瓦特能够达到的计算速度,是非常了不起的。天河二号一秒算20亿次,太湖之光大约一秒算57亿次。”

一颗中国“芯”打破国外技术封锁

比性能更重要的是,“神威-太湖之光”全部使用自主研制的芯片制造而成,实现了我国超级计算机核心技术的自主可控。彭博社引述田纳西大学教授,全球超级计算机测速方法创造者Jack Dongarra称:“中国超级计算机并不是建立在某个已经存在的架构中,而是自成一体。这个系统完全依赖于中国处理器。”

中科院计算所研究员韩银和表示:“太湖之光之所以那么牛,原因就是它拥有一颗巨强的‘芯’——申威26010,由上海高性能IC设计中心设计的国产高性能处理器。一颗申威芯片的性能相当于天河二号中5个英特尔芯片的峰值性能之和。

“神威-太湖之光”超级计算机完全依靠我国自主研制的“申威”处理器,打破了以往中国对国外处理器的依赖。此前天河二号超级计算机,是基于美国英特尔处理器所建造。去年4月,天河二号性能的升级计划因为美国政府对于中国高性能计算机芯片的出口限制而搁置。美国政府当时表示:“向中国出口此类芯片技术有悖于美国的国土安全和美国在国外的利益。”

超级计算机对于中国和美国的国土安全和科研都是至关重要的。超级计算机系统的用途包括天气预报和产品设计等民事用途;同时也能用于更加高端的科研项目,比如网络安全和核武器。“神威-太湖之光”发明团队表示,太湖之光将能够用于制造、生命科学以及地球系统的建模。

中国高性能计算机制造发力

中国近年来正在加大对于高性能超级计算机芯片和超级电脑的投入。2001年,中国超级计算机还没有进入TOP500超级计算机的排名榜。今天,全球超级计算机TOP500排名榜里有167台是中国的计算机,超过美国的165台。“神威-太湖之光”标志着中国高性能计算技术发展的又一个里程碑。

超级计算机项目隶属于中国的“863计划”,该计划持续至今已有30多年的历史,拥有曙光系列、天河系列、神威系列等世界一流水平的超级计算机,旨在摆脱中国在超级计算机领域核心硬件方面对于国外技术的依赖。

同属我国863计划重大专项的“高端容错计算机研制与应用推广”项目成果的浪潮天梭K1系统,是我国第一台关键应用主机,标志着我国成为继美日之后全球第三个掌握新一代主机技术的国家,有效改变了我国在金融、电信等核心领域大型主机长期依赖进口的尴尬局面。

浪潮方面向第一财经记者介绍,自2013年上市以来,天梭K1获得广泛应用,形成了产业规模。2015年,浪潮天梭K1完成了金融、交通、财税、公安、社保等12个行业市场应用突破,在中国银行、建设银行、交通ETC等众多客户的核心业务中实现了进口产品替代。根据IDC研究机构去年四季度发布的数据,浪潮在高端Unix服务器市场的份额占到14%,位居市场第二。

据悉,浪潮正在攻关性能更高、可靠性更强的64路高端容错计算机系统,预计今年将推向市场,为规模更大、可靠性要求更高的系统的自主化替代提供技术方案。浪潮云计算集团总裁王洪添上个月在贵阳数博会上接受第一财经记者采访时表示:“中国庞大的市场为国内计算机企业的市场化提供了重要基础。但是中国企业的整体规模和美国企业相比还有待提升。”