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研發背景

超(chao)級(ji)計(ji)算機，被稱(cheng)為“國(guo)(guo)(guo)(guo)之重(zhong)器(qi)”，超(chao)級(ji)計(ji)算屬(shu)于戰略(lve)高(gao)技(ji)術領域，是(shi)(shi)世界(jie)各國(guo)(guo)(guo)(guo)競(jing)相角逐的(de)科技(ji)制高(gao)點，也是(shi)(shi)一(yi)個(ge)國(guo)(guo)(guo)(guo)家科技(ji)實力的(de)重(zhong)要標志之一(yi)。自中國(guo)(guo)(guo)(guo)863計(ji)劃(hua)實施以來(lai)，國(guo)(guo)(guo)(guo)家高(gao)度重(zhong)視并且支持超(chao)級(ji)計(ji)算系統的(de)研(yan)發(fa)，但(dan)由于基礎薄弱起步較晚，在國(guo)(guo)(guo)(guo)際舞臺(tai)中一(yi)直受制于人，美(mei)國(guo)(guo)(guo)(guo)更是(shi)(shi)在2015年宣布(bu)對中國(guo)(guo)(guo)(guo)禁售高(gao)性能處理器(qi)。

組成結構

神(shen)(shen)威(wei)·太湖之光(guang)超級計算(suan)機(ji)由(you)40個運(yun)算(suan)機(ji)柜(ju)(ju)和8個網(wang)絡機(ji)柜(ju)(ju)組成。每(mei)個運(yun)算(suan)機(ji)柜(ju)(ju)比家用的雙門(men)(men)冰箱略大，打(da)開柜(ju)(ju)門(men)(men)，4塊(kuai)(kuai)由(you)32塊(kuai)(kuai)運(yun)算(suan)插(cha)(cha)件組成的超節點分(fen)布其中。每(mei)個插(cha)(cha)件由(you)4個運(yun)算(suan)節點板(ban)(ban)組成，一(yi)個運(yun)算(suan)節點板(ban)(ban)又含(han)2塊(kuai)(kuai)“申威(wei)26010”高性(xing)能處(chu)理器。一(yi)臺(tai)機(ji)柜(ju)(ju)就有(you)1024塊(kuai)(kuai)處(chu)理器，整(zheng)臺(tai)“神(shen)(shen)威(wei)·太湖之光(guang)”共有(you)40960塊(kuai)(kuai)處(chu)理器。每(mei)個單個處(chu)理器有(you)260個核心(xin)，主板(ban)(ban)為(wei)雙節點設計，每(mei)個CPU固化的板(ban)(ban)載內存為(wei)32GBDDR3-2133。

整體布局

至于機房擺放，太湖(hu)之光采用(yong)了兩側各20個(ge)計算機柜(ju)和存儲機柜(ju)、中間單列網絡系統機柜(ju)的布局，占地面積(ji)605平方米。

主要性能

1.峰值性(xing)能125.436PFlops，世界第二

2.持續性能93.015PFlops，世界第一

3.性能(neng)功耗比(bi)6051MFlops/W，世界第一

蟬聯冠軍

2016年6月20日，在法蘭克福世(shi)界(jie)超(chao)算(suan)大會上(shang)，國際TOP500組織(zhi)發布的榜(bang)(bang)單顯(xian)示，“神(shen)威·太湖之光”超(chao)級(ji)計(ji)算(suan)機系(xi)統(tong)登頂榜(bang)(bang)單之首，不僅速度比第(di)二名“天河二號”快出近兩倍，其效率也提高3倍。

2016年(nian)11月14日，新一期全(quan)球(qiu)超級計(ji)算(suan)(suan)機500強（TOP500）榜單，中(zhong)國(guo)“神威·太湖之光”以(yi)較大的運(yun)算(suan)(suan)速度優勢輕松(song)蟬聯冠軍。算(suan)(suan)上此前“天河二號”的六(liu)連冠，中(zhong)國(guo)已(yi)連續4年(nian)占據(ju)全(quan)球(qiu)超算(suan)(suan)排(pai)行榜的最高席(xi)位。

2017年6月19日下午，在德國(guo)法蘭克福(fu)召開(kai)的ISC2017國(guo)際高(gao)性能計(ji)(ji)算(suan)(suan)大會上(shang)，“神(shen)威·太(tai)湖之光”超級計(ji)(ji)算(suan)(suan)機(ji)以每(mei)秒12.5億(yi)億(yi)次(ci)(ci)的峰值計(ji)(ji)算(suan)(suan)能力(li)以及每(mei)秒9.3億(yi)億(yi)次(ci)(ci)的持續計(ji)(ji)算(suan)(suan)能力(li)，再次(ci)(ci)斬獲(huo)世(shi)界(jie)超級計(ji)(ji)算(suan)(suan)機(ji)排名榜單TOP500第一名。本次(ci)(ci)奪(duo)冠(guan)也實現了我國(guo)國(guo)產(chan)超算(suan)(suan)系統在世(shi)界(jie)超級計(ji)(ji)算(suan)(suan)機(ji)冠(guan)軍寶(bao)座的首次(ci)(ci)三(san)連冠(guan)，國(guo)產(chan)芯(xin)片繼續在世(shi)界(jie)舞臺上(shang)展露光芒。

2017年11月13日，新(xin)一期全(quan)球(qiu)超級(ji)計算機(ji)(ji)500強榜單發布(bu)，中(zhong)國超級(ji)計算機(ji)(ji)“神威·太湖(hu)之(zhi)光(guang)”和“天河(he)(he)二號”連續第四(si)次(ci)分列冠亞軍，且(qie)中(zhong)國超級(ji)計算機(ji)(ji)上榜總數又一次(ci)反超美國，奪(duo)得第一。此次(ci)中(zhong)國“神威·太湖(hu)之(zhi)光(guang)”和“天河(he)(he)二號”再次(ci)領跑，其(qi)浮點運算速度分別為每秒9.3億(yi)(yi)(yi)(yi)億(yi)(yi)(yi)(yi)次(ci)和每秒3.39億(yi)(yi)(yi)(yi)億(yi)(yi)(yi)(yi)次(ci)。

2018年(nian)11月12日，新一期全球超級(ji)計算機(ji)500強榜單在美國達拉斯發布，中國超算“神(shen)威·太湖之光”位(wei)列第三名。

應用場景

以清(qing)華大學為主體(ti)的科研(yan)團隊(dui)首(shou)次實現了百萬核規模(mo)的全球(qiu)(qiu)10公(gong)里高分辨率地球(qiu)(qiu)系統數(shu)值(zhi)模(mo)擬，將(jiang)全面提高我國應對極端氣(qi)候和自然災害的減災防災能力；

國家計算流體力學(xue)實驗室對“天宮一號”返回路徑(jing)的(de)數值模擬(ni)將為“天宮一號”順利回家提供精確(que)預測；

上海藥(yao)物(wu)(wu)所(suo)開展的(de)藥(yao)物(wu)(wu)篩選和疾病(bing)機(ji)理研究(jiu)，大(da)大(da)加速了白血病(bing)、癌(ai)癥、禽流感等方向(xiang)的(de)藥(yao)物(wu)(wu)設(she)計進度。

2016年(nian)(nian)11月(yue)18日凌(ling)晨4：20時(shi)許（北京時(shi)間(jian)），2016年(nian)(nian)度“戈登(deng)(deng)·貝(bei)(bei)爾”獎的(de)(de)謎底終(zhong)于在美國鹽湖城舉行的(de)(de)國際超(chao)算大(da)(da)會（SC16）上揭(jie)曉。中(zhong)科院軟件所(suo)楊超(chao)研究員與清華大(da)(da)學副教授薛巍(wei)、付昊桓等(deng)人聯合北師大(da)(da)組成(cheng)的(de)(de)研究團隊(dui)憑借在“神威·太湖之光(guang)”上運行的(de)(de)“全球大(da)(da)氣非靜(jing)力云分(fen)辨模擬”應(ying)用一舉摘(zhai)得該項錦標，實現了我國高(gao)性能計算應(ying)用成(cheng)果在該獎項上零的(de)(de)突破。此次(ci)全球共(gong)有6項應(ying)用成(cheng)果入圍“戈登(deng)(deng)·貝(bei)(bei)爾”獎最終(zhong)提(ti)名(ming)，其中(zhong)3項都是依托“神威·太湖之光(guang)”完成(cheng)的(de)(de)。其余2項應(ying)用分(fen)別為國家海(hai)洋局(ju)海(hai)洋一所(suo)與清華大(da)(da)學合作的(de)(de)“高(gao)分(fen)辨率海(hai)浪數值模擬”和(he)中(zhong)科院網絡(luo)中(zhong)心的(de)(de)“鈦(tai)合金微(wei)結構演化(hua)相(xiang)場模擬”。

獲獎記錄

7月15日(ri)，權威的世界紀錄(lu)認證機(ji)構吉尼斯世界紀錄(lu)宣布，位于國(guo)家(jia)超級計算機(ji)無錫中心的“神(shen)威·太湖之(zhi)光”在德國(guo)法蘭克(ke)福國(guo)際(ji)超算大會（ISC）公(gong)布的新(xin)一期全球超級計算機(ji)500強(qiang)榜(bang)單中以3倍于第二(er)名(ming)的運算速度名(ming)列(lie)第一，是“運算速度最快的計算機(ji)”。

“神威·太(tai)湖之光”由國家(jia)并行計(ji)算(suan)機工(gong)程技術(shu)研究中(zhong)心研制，全(quan)部采用中(zhong)國國產處理器構建，是世界上首臺峰(feng)值計(ji)算(suan)速(su)度超(chao)(chao)過十億億次(ci)的(de)超(chao)(chao)級計(ji)算(suan)機，其峰(feng)值計(ji)算(suan)速(su)度達(da)每秒12.54億億次(ci)。

依托(tuo)“神(shen)威·太湖之光(guang)”，在(zai)天氣(qi)氣(qi)候(hou)、航(hang)空(kong)航(hang)天、海(hai)洋(yang)科(ke)(ke)學、新藥(yao)創制(zhi)、先(xian)進制(zhi)造、新材料等重要領域取得了一批應用成果。其(qi)中(zhong)，由中(zhong)科(ke)(ke)院軟件所、清(qing)華(hua)大學和北京師范大學申(shen)報的(de)(de)“全球大氣(qi)非靜力云分辨(bian)模擬(ni)”課(ke)(ke)題(ti)，由國(guo)家(jia)海(hai)洋(yang)局海(hai)洋(yang)一所和清(qing)華(hua)大學申(shen)報的(de)(de)“全球高分辨(bian)率海(hai)浪數值模式(shi)”課(ke)(ke)題(ti)，由中(zhong)科(ke)(ke)院網絡中(zhong)心(xin)(xin)申(shen)報的(de)(de)“鈦合金微結構演化相場模擬(ni)”課(ke)(ke)題(ti)分別入圍了高性能計算(suan)應用領域的(de)(de)最高獎——“戈登(deng)貝爾獎”，這是中(zhong)國(guo)在(zai)該領域的(de)(de)首次突破。吉(ji)尼(ni)斯(si)世界(jie)紀錄大中(zhong)華(hua)區總裁(cai)羅文向國(guo)家(jia)超級(ji)計算(suan)機無錫中(zhong)心(xin)(xin)主任楊廣文先(xian)生(sheng)頒發吉(ji)尼(ni)斯(si)世界(jie)紀錄認證(zheng)書。

研制意義

中國(guo)計算機學會高性(xing)能計算專(zhuan)委會秘書長張云泉表示，“神(shen)威·太湖之(zhi)光(guang)(guang)”是國(guo)內第(di)一(yi)(yi)臺全部采用(yong)國(guo)產處理(li)器構建的(de)(de)世界(jie)第(di)一(yi)(yi)的(de)(de)超級計算機。它是根據國(guo)家科(ke)技部863計劃研制(zhi)的(de)(de)，研制(zhi)周期(qi)用(yong)了接近3年(nian)，但之(zhi)前的(de)(de)預研時間無法估(gu)算。“其實，我們在去(qu)年(nian)底就知道‘神(shen)威·太湖之(zhi)光(guang)(guang)’具有拿世界(jie)冠軍的(de)(de)能力(li)，但當時出于保密(mi)考慮一(yi)(yi)直沒有對外發布。”

對于中國(guo)超(chao)算(suan)的(de)(de)(de)國(guo)產(chan)(chan)化(hua)情(qing)況(kuang)，張云(yun)泉介紹說，按照(zhao)評(ping)估(gu)，“天河”系(xi)列(lie)的(de)(de)(de)國(guo)產(chan)(chan)化(hua)程度是(shi)(shi)70%左右，濟南超(chao)算(suan)中心的(de)(de)(de)“神(shen)威(wei)藍(lan)光”超(chao)級計算(suan)機能(neng)達到85%以上，“神(shen)威(wei)·太(tai)湖之光”的(de)(de)(de)處理器則(ze)是(shi)(shi)全國(guo)產(chan)(chan)的(de)(de)(de)。

“中國(guo)已在這場(chang)比賽中大幅領先”，美國(guo)勞倫斯(si)伯克利國(guo)家實驗室副(fu)主任西蒙稱，超(chao)(chao)級計算機系統的(de)每(mei)一部件均在中國(guo)本土制造意義重大。該實驗室是(shi)超(chao)(chao)級計算機的(de)主要用(yong)戶，協(xie)助編(bian)制全球超(chao)(chao)級計算機500強名單。“TOP500”網站評論說，“神(shen)威·太(tai)湖之光(guang)”的(de)性能結束了“中國(guo)只能依(yi)靠西方技術(shu)才能在超(chao)(chao)算領域拔得頭籌”的(de)時代。

“憑借一(yi)(yi)套搭載本土自主(zhu)研(yan)發處理器芯(xin)(xin)片(pian)(pian)的世界(jie)一(yi)(yi)流超(chao)級(ji)計算機(ji)系(xi)統(tong)，中國(guo)(guo)鞏固了在這一(yi)(yi)計算機(ji)最高領域的領導地位(wei)。”《華爾街(jie)日報》20日稱，“神威·太湖之光”是中國(guo)(guo)首臺未(wei)使(shi)用美國(guo)(guo)芯(xin)(xin)片(pian)(pian)技術(shu)且(qie)運行速度排名(ming)世界(jie)第一(yi)(yi)的計算機(ji)。“此前位(wei)列第一(yi)(yi)的‘天河二號’使(shi)用了英(ying)特(te)爾公司研(yan)發的芯(xin)(xin)片(pian)(pian)，去年出臺的一(yi)(yi)項美國(guo)(guo)出口禁令使(shi)該系(xi)統(tong)未(wei)能(neng)獲得(de)升級(ji)所需芯(xin)(xin)片(pian)(pian)。”

正如《華(hua)爾街(jie)日報(bao)(bao)》所說(shuo)，我國(guo)(guo)(guo)863計(ji)劃持(chi)續支持(chi)超(chao)級計(ji)算(suan)系(xi)統的研發，但在(zai)處(chu)理器設計(ji)制(zhi)造(zao)方面，相(xiang)當一段時間都不(bu)能擺脫受制(zhi)于(yu)人的局面。2015年4月，美國(guo)(guo)(guo)商務部發布公告，決定禁止向(xiang)中(zhong)國(guo)(guo)(guo)4家(jia)國(guo)(guo)(guo)家(jia)超(chao)級計(ji)算(suan)機(ji)(ji)機(ji)(ji)構出售“至強”(XEON)芯片。當時張(zhang)云泉在(zai)接受《環球(qiu)時報(bao)(bao)》專訪時表示(shi)，禁售短期(qi)內可(ke)能造(zao)成“天河二號”升級計(ji)劃拖(tuo)延(yan)，但長期(qi)來(lai)看(kan)“是倒逼中(zhong)國(guo)(guo)(guo)推進超(chao)算(suan)國(guo)(guo)(guo)產(chan)化(hua)戰(zhan)略的重(zhong)要機(ji)(ji)遇”。

專家的(de)話可謂(wei)一(yi)語中(zhong)的(de)。時(shi)隔一(yi)年，張云(yun)泉(quan)20日再次接受《環球時(shi)報》采(cai)訪時(shi)，他(ta)對國(guo)(guo)產處理器(qi)發(fa)展得這么(me)快、并且奪得世界冠軍充滿感慨。他(ta)表示(shi)，美國(guo)(guo)的(de)芯(xin)片(pian)禁(jin)運(yun)反而縮短了(le)中(zhong)國(guo)(guo)的(de)研制周期，使我們搞出了(le)完全自主的(de)高性(xing)能處理器(qi)和完全自主可控的(de)超級計算機，“西方的(de)芯(xin)片(pian)禁(jin)運(yun)對中(zhong)國(guo)(guo)可謂(wei)利(li)大于弊(bi)”。