中国“神威”超算：自主CPU打破30年技术封锁

6月20日，德国法兰克福国际超算大会（ISC）公布了新一期全球超级计算机TOP500榜单，由国家并行计算机工程技术研究中心研制的“神威·太湖之光”以超第二名近三倍的运算速度夺得第一。更令人振奋的是，该套系统实现了包括处理器在内的所有核心部件全国产化。

基于全球最快超级计算机“神威·太湖之光”系统的三项全机应用入围国际高性能计算应用领域最高奖——戈登贝尔奖。该奖设立30年以来，中国团队从未入围。此次，基于“神威·太湖之光”系统研发的三个课题入围该奖项，占入围总数一半。

世界运算最快是种啥感受？运算一分钟相当于地球人算32年。神威高性能计算机在哪制造

“相当于200多万台普通电脑”

“简单来说，这套系统1分钟的计算能力，相当于全球72亿人同时用计算器不间断计算32年；如果用2016年生产的主流笔记本电脑或个人台式机作参照，‘太湖之光’相当于200多万台普通电脑。”国家超级计算无锡中心主任杨广文介绍。

走进国家超级计算无锡中心，1000平方米的房间内，记者看到了“神威·太湖之光”的“真身”：

每个插件由4个运算节点板组成，一个运算节点板又含2块“申威26010”高性能处理器。虽然整机柜服务器降低了每个节点的厚度，但是单机柜中节点数目依然无法与刀片服务器相媲美，这就意味着单机柜在运算密度方面并不占优势。ss6bwrack01 n66t拼装机柜(2200x600x600)ss6bwrack04 n66t拼装机柜(2000x600x600)ss6k8subrack ss6k8subrack-2500+ 子架(viii）ss62scc01 主控板ss6-excs01 交叉连接与时钟处理板ss65xcs01 交叉连接与时钟处理板。

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“中国心”打破30年技术封锁

30年前，中国的超级计算机用户有一个神秘的“玻璃房”：美国人把一台超级计算机卖给中国，用不透明的玻璃包裹得严严实实，中国技术人员没有授权不得入内。

正是这种封锁带来的激励，让我国下大力气研发全国产化的“神威”系列超级计算机，直至此次登顶国际榜单。只有5厘米见方的薄块“申威26010”不仅成为“神威·太湖之光”的，也成为我国自主研发打破30年技术封锁的一柄利器。25平方厘米的方寸之间，集成了260个运算核心，数十亿晶体管，达到了每秒3万多亿次计算能力。单芯片计算能力相当于3台2000年全球排名第一的超级计算机。

杨广文表示，不可否认，“神威·太湖之光”的成功，标志着我国超级计算机研制能力已位居世界领先水平，但在技术储备、系统稳定性方面与发达国家仍有明显差距。

国家并行计算中心的相关科研人员表示，需要解决的技术关键环节非常多，以能耗为例，“神威·太湖之光”一年的用电量达到15兆瓦，相当于3个清华大学的用电量。以现有技术即使能够实现百亿亿次，能源消耗将十分惊人。

更为关键的是，无论速度有多快，发展超算始终是为了“致用”，而这仍然是当前我国超算发展的短板。神威高性能计算机在哪制造

中科院计算机网络信息中心研究员张鉴表示，我国利用超算系统解决问题的能力长期不足，相关商业应用软件仍为国外垄断，在软件研制、应用开发和人才培养方面还有待进一步提高。

揭秘

三项入围戈登贝尔奖的应用分别为中科院软件所与清华大学、北师大合作的“全球大气非静力云分辨模拟”；国家海洋局海洋一所与清华大学合作的“高分辨率海浪数值模拟”；中科院网络中心的“钛合金微 (微博)结构演化相场模拟”。有效使用超级计算机，算天、算地、算人，还能算命。

1 算天：风中哪朵雨做的云？

气象台的天气预报准度一直在提升，这背后其实都是超级计算机的功劳。

北京师范大学全球变化与地球系统科学研究院王兰宁教授，是中科院软件所与清华大学、北师大合作的“全球大气非静力云分辨模拟”团队成员之一。他从上世纪90年代从事气象预报员，到后来转型成为大气分析专家，预报天气的准头不断提升。

“下不下雨关键看云层运动，在没有超算之前，观测云层的精度是按照经纬度。有了超算之后，就可对云层运动进行精确模拟与观测。”王兰宁说。

为了提高观测精度，他十几年来追逐着超算发展的脚步。2011年，他在天津的“天河一号”上实现了观测精度10万公里的目标；随后，他又在“神威·蓝光”实现了1万公里精度；今年，他在“神威·太湖之光”上实现了9公里精度。如今，他又在向着3公里精度努力。

“如果能够盯着每一朵云，天气预报就将万无一失。”王兰宁说，当然，这还需要更强的超算能力支撑。

2 算地：找飞机，抓偷排

寻找MH370，是世界科技角力的战场。一个必经的环节是数据处理，担当这一环节的角色即是超级计算机。“只要有足够精确的相关数据，超算就能找到失事飞机。”清华大学地球系统科学研究中心副教授黄小猛说。

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