143,000个CPU: 访问中国第一台自主超级计算机

具有143,000个16核CPU；

高达2PB的存储容量（1PB等于1百万GB）

最高带宽达到69.6TB / s（1TB等于1000GB）；

峰值计算达到每秒1.07万亿次，相当于同时达到200,000台普通笔记本的计算能力；

......

显然，这不是普通计算机，这是中国第一台自主研发的千万亿次超级计算机神威蓝光CPU及其底层系统.

10月13日，计算机记者出于好奇，第一次来到济南超级计算机中心，了解了神威蓝光的详细信息，还看到了一群科学家在使用这款家用超级计算机.

走进超级计算机的

神威蓝光令人难以置信的巨大，它是躺在计算机室并走进计算机室的放大的“ 0”. 如果不是旁边有一排商业服务器的噪音提醒，则很难从外面封闭的机柜中检测到它的运行.

国家超级计算济南中心的研究员陈德勋像魔术师一样为记者打开了一扇门.

第一扇门的头部为“ 0”，记者的眼睛清澈透明，手指粗细的水管，按顺序排列在两排机架上，并连接到地板下的冷却系统，触摸这些水管用手感到冰冷.

第二扇门是打开的，它的CPU排列整齐，每行8个CPU，128个内核，机架上的计算能力达万亿.

第三扇门打开时，那是一个空的椭圆形小房间，“这里的财宝是什么？”

“进来，保持安静. ”陈德勋邀请记者走进蓝光超级计算机的内部. 除了网络连接上的闪烁指示灯之外，“圆形墙”实际上是9个计算机仓库和2个网络计算机仓库. 这只是一个退避空间.

“这是神威蓝光的主要部分. ”首席工程师研究员周明忠说，包含143,000个内核的主机仅占用60平方米的机房. 与强大的计算能力相比，它确实很小巧.

自2011年9月安装整个系统的开机测试以来，神威蓝光一直处于24小时开机状态.

“关键是主机CPU和底层软件系统都是在中国独立开发和生产的，这使中国成为继美国和日本之后具有独立开发petaflop超级计算机能力的世界第三大国家. ”陈德勋和所有研究人员都感到非常自豪.

最神秘的神威蓝光CPU是世界上第一个16核CPU，比AMD早6个月. 它具有并行操作系统，虚拟机管理器，多核编译器，并行编译器和海量并行文件系统. ，多核数学库是自行开发的软件的结果.

10月13日中午12:08. 从主机房外面监视室的屏幕上，我看到当前有7760个CPU处于繁忙状态. 该系统为正在运行的项目配备了8704个CPU. 屏幕上方的绿色表示空闲的CPU主要分布在3号仓库中.

“正在运行什么计算？”

“我们不知道每个计算项目的具体操作内容. 监视主要取决于计算机的性能配置. 如果有问题，将及时进行自动处理. ”

“一次通常需要多长时间？”

“一天的计算时间是最短的项目，而该项目的计算时间大约是一周. ”

“您怎么知道在这里运行的计算项目中没有隐藏的恶意代码？”

“在操作之前必须执行一组安全测试程序，以确保机器的安全. ”研究人员耐心回答了记者的问题.

每天都有超级计算应用程序

在监视室中，您可以随时查看超级计算机的各种状态参数

除了使用超级计算机，还有什么比人们的生活更接近人们的生活？我们希望每天看到的天气预报是使用最广泛的.

“如有必要，我们可以计算1000年后的气候状况. ”周说，自从1850年记录天气以来，人类已经产生了一系列气象数据. 专家们可以根据历史数据建立数学模型. 推断过去1000年或未来1000年的天气变化.

天气预报数据实际上每小时都有一个新的计算结果，气象部门必须在定期广播之前参考其他气象因素.

类似的应用包括海洋数据分析，它可以了解数千年前的海底景观形状. 其他成熟的应用包括石油勘探，财务分析，农业，行业的遗传育种筛选等.

济南超级计算中心的位置是为了服务黄河三角洲和半岛的经济. 全国超过一半的海洋研究机构位于山东省. 为海洋数据服务是济南超级计算的主要任务.

但是，这些应用程序中使用的大多数软件是国际共享的. 申请中缺乏国内研发，使济南超级计算中心研发部总经理潘景山感到一丝遗憾.

据报道，目前中国只有四个主要的超级计算中心，包括正在建设的长沙中心，天津和深圳的中心都是基于GPU的异构体系结构，只有济南超级计算中心是家用CPU和底层软件. 系统和机器的成本低于国外处理器和系统，但研发成本却远高于国外产品.

“仅CPU的研究开发就已有十多年了. 我们在硬件方面可以与国外产品媲美，而在应用软件方面则有30多年的差距. ”

应用软件的开发不是一个简单的过程，需要计算专家和行业专家的参与. 一个项目的开发需要大约200个人年，使用寿命为20到30年.

“美国成千上万的实验室在应用领域中有成千上万的研究与开发，并且只有100名计算机科学团队. ”潘敬山比较了国外在超级计算应用领域中的重要性. 看到济南超级计算中心的40名员工，压力很大.

外国在超级计算机系统和应用程序开发方面的投资比例为1: 2或1: 3，而在软件应用程序上投入的国内人力资本仅为硬件系统的1/5. “大型软件，例如海洋和气象学，可以在1970年代和90年代的代码中找到. 这是长期的积累. 海洋和气象学软件可以免费使用，但是仍然有很多领域需要需要大量的数据，缺少诸如计算软件之类的工具，并且看到数据无法挖掘智慧. ”

自从神威蓝光开始运作以来，许多潘敬善星期六都在超级计算中心与同事们度过了加班. 在许多工作日，记者周六的采访也是平常的一天.

博士疯狂带您去看超级计算机

我相信读者已经看到了多少中国超级计算机赢得了世界排名之类的新闻，并且仍然记得诸如“天河”，“银河”，“神威蓝光”之类的关键词.

但是，在我们的想象中，对超级计算机的理解只是在“计算能力比普通计算机强得多”的水平上.

超级计算机是什么样的？每个部分的硬件与普通计算机有何不同？实际上，包括Crazy博士在内的他本人都想澄清. 10月13日，Crazy博士亲自去了国家超级计算济南中心，向所有人揭开了超级计算机的奥秘！

神威蓝光的主要技术参数，8704核心和2PB存储空间十分抢眼

系统为正在运行的项目配备了8704个CPU. 屏幕上的绿色表示空闲的CPU主要分布在3号仓库中.

整套神威蓝光超级计算机有多大？仅少于其中的1/4

打开其中一个机柜，可以看到多层刀片机

为什么每个楼层都有三个电源开关？因为一楼有三个电源，所以两个是备用的

机柜中的是光缆（内部数据通信），蓝色是千兆网线（与控制室通信），每个单元直接通过PCB连接进行通信

最高带宽达到69.6TB / s

走进神威蓝光超级计算机的机房时，您会看到很多立式机柜. 机房中间成圆形放置的机柜是神威蓝光，而常规的X86架构服务器机柜（从正面也可以看到机房的布局）.

博士疯狂还看到了许多大型机房，但是神威蓝光给我的最大印象是安静！与X86服务器形成巨大反差的是X86服务器.

由工程师介绍，神威蓝光全都采用水冷设计神威蓝光超级计算机 山东卫视，一种是比风冷节省电，另一种几乎是零噪音（我们将在后面详细介绍）.

工程师打开了机柜，并介绍了刀片层. 根据工程师的说法，每个芯片上都有两个处理器，每个处理器具有16个物理核心，并且每个处理器都配备有16GB DDR3内存.

博士Mad发现刀片服务器上有三个电源开关. 每块都配备了三个独立的电源. 即使其中一个损坏，也可以及时更换其他两个，极大地确保了服务器的可靠性和稳定性. （这三个一起不好吗？几率太小了. ）

从机柜背面可以看到，每个节点都通过光纤连接，以确保足够的数据带宽；刀片通过PCB直接连接时，数据带宽更高.

那么千兆电缆看起来像一个“慢”的网络连接呢？实际上，它用于连接监视单元. 监控对数据带宽的要求非常低，因此一般网络都可以.

成排的透明管是神威蓝光使用的水冷却系统

水冷却系统的进水管和出水管有多厚？中间是Ben博士的Note手机，您可以自己比较

水冷却系统的储水管，左侧的小管用于观察水位

在水冷却系统方面，恐怕每个人首先想到的是发烧友玩超频游戏的必备神器.

实际上，神威蓝光超级计算机也使用水冷系统，这也是其最独特的设计之一.

首先，这种用于超级计算机的水冷却系统非常安静，基本上可以视为零噪音；

第二，它非常节能，比传统的散热系统节能得多. 毕竟，只需要驱动功率不大的水泵即可，冬天，济南的室外温度很低，冷却水在室外自然冷却. 更高的散热效率；

再一次，这种水冷式散热系统的运行成本也非常低，每年的冷却水损失率仅为30％（其他超级计算机使用的水冷式系统的蒸发量远高于它）.

神威SW1600C家用处理器在现场拍摄

上面装有两个神威SW1600C处理器的计算单元的主板

神威SW1600C处理器

这里需要解释. 与中国其他几个超级计算机中心使用的CPU + GPU方案不同，神威蓝光使用完全由CPU开发的纯CPU方案.

神威SW1600C的体系结构与X86和ARM完全不同. 它使用自己的编译器和软件，并具有16个物理核心（台式计算机上通常只有8个核心）. 频率为1GHz. 每个CPU都配备16GB DDR3 1066内存.

看到玩家可能会有疑问，为什么选择1GHz？现在，台式机处理器的默认频率几乎为4GHz. 实际上，无法进行这种比较. 神威SW1600C的体系结构不同于X86和ARM（X86和ARM兼容软件不能直接在其上运行，因此具有良好的安全性），并且针对的数据和应用程序也与普通台式计算机不同. ，因此不能简单地通过频率来测量.

此外，从上还可以看到神威蓝光超级计算机 山东卫视，神威SW1600C中有4个核心组，即每个核心组包含4个物理核心，并且使用纵横开关动态调整计算负荷.

让我们看一下计算单元的主板. 两块BGA封装的神威SW1600C直接焊接到主板上. 在DDR3内存颗粒的包围下，每个CPU分配了16GB内存.

博士Crazy仔细观察了主板上的电源电路，即11 + 1相电源，它等效于高端Z77和其他主板的电源规格. 神威SW1600C的功耗似乎应该与普通台式机处理器相似！

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