超級計算機是世界公認(rèn)的高新技術(shù)制高點和21世紀(jì)最重要的科學(xué)領(lǐng)域之一。“天河一號”的設(shè)計始于2008年，國防科技大學(xué)是“天河一號”的研制者。1983年面世的中國第一臺億次計算機“銀河一號”，同樣誕生在這所大學(xué)。中國傳統(tǒng)文化里，“天河”是銀河的別稱。國防科技大學(xué)校長張育林說，這臺計算機的名字暗示著天津與“銀河一號”計算機誕生地之間的合作。

隨著第一臺國產(chǎn)千萬億次超級計算機29日在湖南長沙亮相，中國擁有了歷史上計算速度最快的工具。每秒鐘1206萬億次的峰值速度和每秒563.1萬億次的Linpack實測性能，使這臺名為“天河一號”的計算機位居同日公布的中國超級計算機前100強之首，也使中國成為繼美國之后世界上第二個能夠研制千萬億次超級計算機的國家。

超級計算機是世界公認(rèn)的高新技術(shù)制高點和21世紀(jì)最重要的科學(xué)領(lǐng)域之一。“天河一號”的設(shè)計始于2008年，國防科技大學(xué)是“天河一號”的研制者。1983年面世的中國第一臺億次計算機“銀河一號”，同樣誕生在這所大學(xué)。中國傳統(tǒng)文化里，“天河”是銀河的別稱。國防科技大學(xué)校長張育林說，這臺計算機的名字暗示著天津與“銀河一號”計算機誕生地之間的合作。

數(shù)字

中國首臺千萬億次超級計算機“天河一號”究竟有多“超級”？以下是一組相關(guān)數(shù)字。

速度牛 計算一天頂微機160年

全系統(tǒng)峰值性能為每秒1206萬億次，Linpack實測性能為每秒563.1萬億次。這意味著，“天河一號”計算一天，一臺配置Intel雙核CPU、主頻為2.5GHz的微機需要計算160年。全系統(tǒng)包含6144個通用處理器（CPU）和5120個加速處理器（GPU），僅系統(tǒng)級軟件就有20多萬行代碼。按照每人每個小時寫20行代碼的速度，需要寫1萬小時。

互聯(lián)通信網(wǎng)絡(luò)的單根線傳輸速率為10Gbps，這是目前國際上最快的速率，相當(dāng)于在“天河一號”計算機內(nèi)部修了一條信息高速公路。

排名牛 目前排名世界第四

1993年，德國曼海姆大學(xué)漢斯、埃里克等人發(fā)起創(chuàng)建了全球超級計算機TOP500排名榜。TOP500已發(fā)展成為全世界最具權(quán)威的超級計算機排名榜，是衡量各國超級計算水平的最重要的參考依據(jù)。2009年6月TOP500排名中，美國占據(jù)291席，歐洲占據(jù)145席，亞洲49席，其中第1至第10名均為美國的產(chǎn)品，部署在美國能源部洛斯阿拉莫斯國家實驗室的IBM“Roadrunner（走鵑）”名列世界第一，峰值性能達(dá)1456萬億次，Linpack實測速度為1105萬億次。

天河一號落戶天津濱海 揭秘千萬億次超級計算機

近年來，中國已有多臺超級計算機系統(tǒng)陸續(xù)進(jìn)入了TOP500榜單，達(dá)到的最好名次是世界第10名。國防科技大學(xué)校長張育林說，參照2009年6月TOP500公布的結(jié)果，“天河一號”可以排在世界第4位。當(dāng)然，到11月再次排名的話，肯定還會出現(xiàn)別的千萬億次計算機，但“天河一號”應(yīng)該還是位于世界前列的。

容量牛 相當(dāng)于四個國家圖書館

共享存儲總?cè)萘繛?PB。按國內(nèi)數(shù)字圖書館應(yīng)用軟件的

圖片格式PDG為例計算，如果平均每冊書大小約10MB的話，“天河一號”的存儲量相當(dāng)于4個國家圖書館（藏書量為2700萬冊）之和，能夠為全國每人儲存一張大小接近1MB的照片。

塊頭牛 重量等于19個神舟飛船

“天河一號”由103臺機柜組成，每個機柜占地1.44平方米、高兩米、重1.5噸，系統(tǒng)總重量相當(dāng)于19個神舟飛船。把通風(fēng)等條件考慮在內(nèi)，放置“天河一號”需要一個近千平方米的房間。

研發(fā)牛 投資達(dá)到6億元人民幣

直接參與“天河一號”研發(fā)的科技人員有200多人，平均年齡為36歲。“天河一號”目前投資為6億元人民幣。從信息技術(shù)的發(fā)展速度預(yù)計，使用壽命預(yù)計為10年。

節(jié)能牛 每瓦電創(chuàng)造4.3億次運算

全系統(tǒng)運行情況下，每小時耗電1280度。能耗比即每瓦電創(chuàng)造的計算效能為4.3億次運算，與目前峰值性能排名世界第一的美國“走鵑”超級計算機相當(dāng)。參照2009年6月公布的Green500（全球綠色超級計算機前500強）排名，“天河一號”可以位居第5。

 

揭秘

記者29日從天津濱海新區(qū)管委會獲悉，“天河一號”將于2009年底至2010年在天津濱海新區(qū)安裝部署，成為國家超級計算天津中心的業(yè)務(wù)主機。由此，國家超級計算天津中心將成為我國首個具有千萬億次計算能力的超算中心，躋身世界少數(shù)幾個具有千萬億次計算能力的超算中心行列。

“天河”工程辦公室主任李楠說，“天河一號”在投入使用后將實現(xiàn)三大功能。第一，作為提供超級計算服務(wù)的全球公共科研設(shè)施，“天河”向國內(nèi)外用戶開放。無論身在何處，用戶都可以通過國際互聯(lián)網(wǎng)使用“天河”進(jìn)行科學(xué)計算。第二，作為產(chǎn)業(yè)帶動平臺，“天河”上集中的當(dāng)今時代最先進(jìn)的信息技術(shù)將逐步轉(zhuǎn)移到其他產(chǎn)業(yè)，從而解決國家與社會發(fā)展中的各種問題。第三，作為吸引人才的平臺，“天河”將進(jìn)一步匯聚來自世界各地的尖端技術(shù)人才，對國民經(jīng)濟(jì)和世界科技的可持續(xù)發(fā)展作出更多貢獻(xiàn)。

“我國對高性能計算機的需求已經(jīng)進(jìn)入一個高峰期。”李楠說，“天河”將用于石油勘探數(shù)據(jù)處理、生物醫(yī)藥研究、航空航天裝備研制、資源勘探和衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)處理、金融工程數(shù)據(jù)分析、環(huán)渤海生態(tài)動力和污染數(shù)值模擬、基礎(chǔ)科學(xué)理論計算等方面。

天津濱海新區(qū)科技局局長朱希進(jìn)說，“天河一號”適用于大規(guī)模科學(xué)與工程計算，其廣泛應(yīng)用將大大提升濱海新區(qū)高科技服務(wù)業(yè)水平。他說，天津的很多科研機構(gòu)和企業(yè)得知“天河一號”將“落戶”天津，都非常振奮、高興，一些企業(yè)已經(jīng)提前預(yù)訂了“天河一號”的超算服務(wù)。

李楠介紹，超級計算機的應(yīng)用與老百姓的生活息息相關(guān)，最常見的天氣預(yù)報就是超級計算的結(jié)果。而隨著超級計算機的服務(wù)能力在未來進(jìn)一步拓展，很可能會誕生一個龐大的巨型機服務(wù)產(chǎn)業(yè)，面向個人用戶提供服務(wù)。“比方說，未來的天氣預(yù)報可能進(jìn)一步定時化，個人可以隨時詢問某個局部區(qū)域在某個特定時間段的天氣情況。”

國家超級計算天津中心選址于天津濱海新區(qū)服務(wù)外包產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)，建筑面積一萬平方米。目前，中心正在緊張地進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和設(shè)備安裝前的準(zhǔn)備工作，預(yù)計今年底開始投入運營，明年5月全部建成投入使用。

 

追問

百萬萬億次計算機還多遠(yuǎn)

科學(xué)家預(yù)計，未來10年左右時間，世界上將研制出運算速度超過每秒百萬萬億次（即10的18次方）的超級計算機。這個速度是目前世界上最快計算機的1000倍。

國防科技大學(xué)教授竇文華說，超級計算機性能的發(fā)展遵循千倍定律，即每隔10年性能就會提高1000倍，而實際上發(fā)展的速度可能更快。他預(yù)測，研制10的21次方級別計算機將是2030年前后的事情，目前的半導(dǎo)體技術(shù)將不能支撐，或許會采用納電子技術(shù)，再往后或許將產(chǎn)生量子計算技術(shù)。

竇文華說：“人類對于高性能計算機的需求是沒有止境的。這其中每一個臺階都需要從基礎(chǔ)理論到實踐技術(shù)以及應(yīng)用技術(shù)的重大創(chuàng)新和跨越。”

解讀

中國首臺千萬億次超級計算機“天河一號”誕生之際，計算機專家進(jìn)行了全方位解讀。

比預(yù)期時間提前一年

“我聽到‘天河一號’研制成功的消息時很震驚，我們原來預(yù)計千萬億次的計算機要到2010年年底才在中國出現(xiàn)。”中國科學(xué)院軟件所研究員張云泉說。

在超級計算機不斷提高運算速度的過程中，千萬億次是一個難以逾越的“瓶頸”。截至2009年6月，世界上僅有3臺千萬億次的計算機。

七大技術(shù)打造“中國第一”

一臺千萬億次的“天河一號”，是否等于10個百萬億次巨型機之和？中國科學(xué)院院士周興銘說，系統(tǒng)的效能絕不是各單元計算效能的簡單疊加。

“如果用高性能微處理器直接堆出一個千萬億次的系統(tǒng)，功率會大得驚人，用戶可能連電費都付不起。”周興銘說，“天河一號”采用7項關(guān)鍵技術(shù)，使得“一加一”的結(jié)果盡量接近“二”，從而發(fā)揮出機器最大的整體效能。

“天河”具有四大特點

周興銘介紹，這臺計算機具有四大特點：

高性能 無論是1206萬億次的峰值性能，還是563.1萬億次的Linpack實測性能，均位于國內(nèi)榜首、世界一流。

低能耗 “天河一號”目前能耗比為每瓦4.3億次運算，與排名第一的美國“走鵑”相當(dāng)。

高安全 “天河”實現(xiàn)了不同用戶間數(shù)據(jù)和工作信息的相互隔離。對用戶來說，相當(dāng)于到銀行租個保險柜，鑰匙掌握自己手里。

易使用 “傻瓜化”的操作界面和菜單、鼠標(biāo)等常規(guī)操作，讓機器的使用變得簡單。同時，“天河”能運行來自各行業(yè)的各種程序，不存在兼容性問題。

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