“天河一号”的七项主要技术和四项主要特点在通信/网络和非网络方面的启示

一万亿次是质的变化

在中国第一台petaflop超级计算机“天河1号”诞生之时，计算机专家对这种全面的结构，特征和功能进行了全面的解释.

一万亿次是质的变化

随着“天河一号”的成功发展，中国高性能计算机的峰值性能已提高到每秒1206万亿次. 此数字意味着，配备有Intel双核CPU且时钟频率为2.5 GHz的“天河一号”计算机每天需要花费160年的时间. 从总共享存储容量来看，“天河一号”的存储容量相当于四个国家图书馆的藏书量，共计2700万本书.

在超级计算机不断提高计算速度的过程中，petaflops是无法克服的“瓶颈”.

早在1990年代，美国就提出了制造数万亿超级计算机的目标，直到2007年才实现. 到2009年6月，世界上只有3台petaflop计算机.

“国际计算机界认为，从1000亿倍增长到1000亿倍是质的变化. 这不能仅仅通过扩来实现，而是需要结构上的改变. ”国防科技大学教授窦文华换句话说，“天河一号”采用了全新的多阵列可配置协同并行架构，从而提高了系统性能. 窦文华认为，这种架构具有构建下一个数量级，数万亿台计算机的能力，并将成为下一代高科技计算机的主流结构.

“某些领域的实际需求已经超出了当前巨头的能力. ”窦文华说，气候预测，环境控制，飞机设计，系统生物学和其他领域需要petaflops甚至更高性能的计算机. . 因此，“天河一号”投入使用后，必将促进科学研究的速度.

七种技术的四个特点

petaflop的“天河一号”是否等于10个巨型petaflop的总和？中国科学院院士周兴明说，系统的效率绝不是每个单元计算效率的简单叠加.

“如果使用高性能微处理器直接构建petaflop系统，则功率将惊人地大，用户甚至无法负担电费，并且机器的可靠性非常低，并且不能表面上，有更多的“工作”设备，但结果却是“三名僧侣没有水可吃. ”“周兴明说天河一号计算机，“天河一号”使用了七项关键技术来制造“三件”. 一加一“结果尽可能接近二”，以使机器的整体效率最大化.

这7种技术包括: 多阵列可配置的协作并行体系结构，高速扩展互连通信技术，高效的异构协作计算技术，基于隔离的安全控制技术，虚拟化的网络计算支持技术以及多层次的系统容错技术和系统能耗综合控制技术.

周兴明说，这台计算机具有四个特点:

-高性能. 1206万亿次的峰值性能和563.1万亿次的Linpack实测性能均居国内榜首和世界一流.

-低能耗. 能耗是每瓦特电产生的计算效率. “天河第一”目前的能源效率为每瓦4.3亿次运行，位居美国首位. “ Roadrunner”在2009年6月宣布的“全球超级计算机500强”（Roadrunner）中名列前茅. 在2009年6月发布的Green500（全球绿色超级计算机500强）排名中，“天河1号”可以排名第五.

-高安全性. “天河”实现了不同用户之间数据和工作信息的隔离. 对于用户而言，这等效于用自己的钥匙在银行租用一个保险箱.

-易于使用. “傻瓜”操作界面和例行操作（例如菜单和鼠标）使机器的使用变得简单. 同时，作为国际标准化的超级计算机，“天河”可以运行各行各业的各种程序，而不会出现兼容性问题.

公共服务设施的三大功能

“天河一号”将于2009年底至2010年在天津滨海新区落户，成为国家超级计算天津中心的业务承办商，为提供超级计算服务.

“天河”工程办公室主任李楠说，“天河一号”投入使用后将实现三大功能.

首先，作为提供超级计算服务的全球性公共科研机构，“天河”向用户开放. 无论身在何处，用户都可以使用天河通过Internet进行科学计算.

第二，作为一个行业驱动的平台，当前集中在“天河”时代的最先进的信息技术将逐渐转移到其他行业，以解决国家和社会发展中的各种问题.

第三，“天河”作为吸引人才的平台，将进一步汇聚来自世界各地的尖端技术人才，为国民经济和世界科学技术的可持续发展做出更多贡献.

李楠说，“天河”将用于石油勘探数据处理，生物医学研究，航空航天设备开发，资源勘探和卫星遥感数据处理，金融工程数据分析，环渤海地区生态动力和污染数值模拟，基本科学理论计算和其他方面.

它可以代替人脑吗？

“计算机无法取代人脑. ”国防科学技术大学教授李思坤说，人脑与计算机之间的根本区别在于，人类可以发现法律，而计算机只能根据发现的法律和设计的方法进行计算.

李四坤说，超级计算机之所以能与人对抗，是因为人们已经将下棋的规则转换为可以计算的模型.

“辩证法认为世界是规则的. 但是仍然存在诸如爱情之类的许多问题. 人类尚未发现法律，发现的法律也是可计算和不可估量的. 找到法律，并找到改变法律的方式进入可计算的问题以建立物理和数学模型，计算机可以替代这些问题中的人工. “李思ik说.

人脑的奇迹将科学计算与世界上无限未知的哲学命题联系起来.

仅就代数计算而言，“天河一号”每秒可以执行1206万亿次计算，但是人类只能执行大约一个计算. 但是天河一号计算机，要记住其他人的面孔，例如一个人可以立即完成的图像识别工作，计算机就必须经历极其复杂的并行计算过程.

“今天看来不可估量的法则也许可以在将来的某一天进行计算. 但是人类将继续发现更多未知领域和更多未被计算的定律. ”李四坤说.

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