最强的大脑: “神威•太湖之光”超级计算机荣登TOP500榜首

发布者: 中国科普

生产: 张云泉，中国科学院计算技术研究所

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制作人: 中国科学院计算机网络信息中心

6月20日，北京时间，TOP500在法兰克福举行的世界超级计算大会（ISC）上组织了第47届世界超级计算机500. 由国家超级计算机无锡中心运营的“神威？太湖之光”超级计算机系统位居榜首，成为世界上第一台运算速度超过十亿倍的超级计算机. 在此之前，中国国防科技大学研制的“天河2号”取得了“六连冠”的辉煌记录，这也表明中国的超级计算机研发能力已达到世界先进水平.

在本届世界超级计算机大会（ISC）上，“神威？太湖之光”获得了TOP 500冠军，并成为世界上最快的计算机. 列表数量首次超过美国.

那么，“神威？太湖之光”究竟站在世界之巅？ TOP500的这一最高排名对中国超级计算机领域的发展有何意义？我们特别邀请了中国科学院计算技术研究所的研究员张云泉参加世界超级计算机大会（ISC）进行特别访问.

图1“神威？太湖之光”荣登TOP500榜首

关于TOP500的冷知识

这次，中国超级计算机“神威？太湖之光”荣登TOP500榜单，无数中国人对此充满热情. 我相信许兴奋时也会遇到同样的问题. TOP500到底是什么？是超级计算机的奥运会吗？

实际上，国际TOP500组织是权威机构，在发布全球已安装超级计算机系统的排名方面历史悠久. 它按超级计算机基准程序Linpack测试值的顺序排列，并且每年发布两次. 目的是促进超级计算机领域的国际交流与合作，促进超级计算机的普及和应用. 张云泉说，TOP500世界超级计算机排名可以由德国慕尼黑大学的汉斯教授于1993年提出，每年出版两次. 它有23年的历史. 法兰克福世界超级计算会议（ISC）刚刚结束. 是第47位.

此外，TOP500排名之际也是国际权威. TOP500组织每年发布两次超级计算机排名. 它们是在德国举行的世界超级计算会议（ISC）和在美国举行的世界超级计算会议（SC）. 它们代表了超级计算机的国际水平，同时也是各个国家的超级计算机. 该领域发展水平的基准.

除了具有悠久的历史和在发布场合的权威性外，TOP500排名采用的评估标准还被业界认可为权威标准，该标准基于超级计算机基准程序Linpack测试值. 张云泉解释说，Linpack现在已经成为基准测试高性能计算机系统浮点性能的最受欢迎基准. 用超级计算机解决N元密集线性代数方程的检验，以评估高性能计算机的浮点性能. 这也是一个开放，客观的评估标准，其评估结果得到业界的广泛认可.

如果奥运会是人类挑战生理极限的平台，那么世界超级计算大会（ISC）就是人类使用计算机挑战计算极限的地方. 因此，“神威？太湖之光”荣登TOP500榜单，也肯定了中国超级计算机领域的发展成就，使中国再次走上国际舞台.

图2 TOP500组织徽标

“必杀”三招: 中国的超级计算是一流的

世界超级计算机新冠军-“神威？太湖之光”位于江苏省无锡国家超级计算中心. 这是一个非常宏伟的计算机系统，由四十多个高度集成的机柜组成. 这是一个名副其实的名字. “最强的大脑”. 那么，作为世界上最快的超级计算机，“神威？太湖之光”一举获得TOP500冠军的优势是什么？张云泉为我们解释了这一点. “杀死技能”有三招.

第一次快速移动比赛，只有快速而牢不可破. 张云泉说，“神威？太湖之光”的峰值计算速度已达到每秒12.54亿次，其一分钟的计算能力相当于全球72亿人，同时使用计算器连续计算32年份. 这是全球第一台每秒运行超过10亿次的超级计算机. 同时，其连续计算速度达到每秒9.3亿次，是之前的世界冠军“天河II”的三倍，并且是目前世界上功能最强大的具有连续计算能力的超级计算机. 在超级计算机基准程序Linpack测试中超级计算机 top500，“神威·太湖之光”仅用4个小时就完成了“天河2号”的计算任务. 换句话说，“神威？太湖之光”的速度和计算能力都“胜过”了先前的“天河二号”，而这个世界冠军也应有其名.

图3“神威？太湖之光”性能参数

第二招-最强大的大脑China Chip. “神威？太湖之光”之所以拥有世界上最快的运行速度，其原因当然是由于其强大的硬件支持. 张云泉说，超级计算机主要依靠增加并行度和设备规模来提高计算速度. “神威·太湖之光”拥有超过1000万个处理器内核，远远超过了天河2号所拥有的300万个内核，因此极大地提高了其运行规模和并行性. 更令人兴奋的是，“神威？太湖之光”是完全由“中国核心”制造的中国第一台功能最强大的超级计算机. 以前，“天河2”使用Intel Xeon处理器和Xeon Phi. 处理器. 作为“最强大脑”的“中国核心”，“神威26010”多核处理器是一个仅5平方厘米的小巧薄块，集成了260个计算核心和数十亿个晶体管，每秒达到3个，其中一个以上万亿计算能力中，单芯片计算能力相当于三台超级计算机在2000年世界排名第一. 40960个“中国芯片”同时工作，使“神威·太湖之光”达到世界计算的顶峰.

图4神威26010多核处理器

第三项措施-绿色节能，快速省电. “神威·太湖之光”的功耗比达到了每瓦60.51亿次. 尽管运行速度和连续计算能力得到了极大的提高，但其功耗却没有增加而是减少了，成为了世界上功能最强大但最环保的计算超级环保超级计算机. 张云泉说，TOP500超级计算机的功耗比较大，“神威·太湖之光”在持续性能和功耗方面居世界第一，远远领先于其他超级计算机. 这也表明，中国不仅在超级计算机研究和开发领域取得了“快速”胜利，而且在自主控制的综合性能，连续性能和绿色指标方面取得了突破，并达到了新的高度.

超级计算是通用的: 比排名更重要的是人类的利益

尽管人类在体育运动中挑战身体极限，但他们受到的启发和启发却更多. 作为超级计算机领域的“奥林匹克运动会”，登上TOP500名单并不是最终目标，但造福人类却是“神威？太湖之光”.

超级计算机已经在能源超级计算机 top500，航空航天，生物制药等领域得到了丰富而有效的应用. 迄今为止，国家超级计算机无锡中心已经承担了30多个重大的国内应用项目. 其中，清华大学地球系统科学研究中心在“神威太湖之光”计算机系统上实现了第一个百万核规模的高分辨率地球系统数值模拟. 截至目前，国家超级计算机无锡中心已承担了30多个重大的国内应用项目. 其中，清华大学地球系统科学研究中心在“神威太湖之光”计算机系统上实现了地球系统的第一个百万核规模和高分辨率的数值模拟.

张云泉还介绍了2016年戈登·贝尔奖全球六项提名中，“神威太湖之光”占三项提名，涉及大气，海洋和材料三个领域. 作为高性能计算机应用领域的最高荣誉，戈登·贝尔奖一直被称为超级计算领域的诺贝尔奖. 预计“神威·太湖之光”的出现将使这一奖项在中国实现零突破.

图5中国科学院计算技术研究所张云泉研究员

超级计算机被称为“电力大国”，属于战略高科技领域，是世界科学技术的制高点，也是一个国家科学技术的重要标志之一. 强度. 自从中国863计划实施以来，中国高度重视并支持超级计算系统的研究与开发. 但是，由于其基础薄弱和起​​步较晚，它已在国际舞台上受到其他人的控制. 美国在2015年宣布将禁止向中国销售高性能处理器. “中国芯片”“神威26010”的问世也成为中国自主研发突破30年技术封锁的利器. “神威？太湖之光”获得了第一名，可以说是中国超级计算机领域发展的有力武器.

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