花費(fèi)不足80萬(wàn)元,占地只有一臺(tái)家用冰箱,你能想象這是一臺(tái)萬(wàn)億次計(jì)算機(jī)嗎?
近日,我國(guó)首臺(tái)采用國(guó)產(chǎn)高性能通用處理器芯片“龍芯2F”的萬(wàn)億次高性能計(jì)算機(jī)“KD-50-I”在中國(guó)科技大學(xué)研制成功,并于日前通過(guò)了以王守覺(jué)院士為主任的專(zhuān)家委員會(huì)的鑒定。它的理論運(yùn)算峰值為10080億次/秒,這是我國(guó)高性能計(jì)算機(jī)國(guó)產(chǎn)化的一次重要突破。
國(guó)產(chǎn)萬(wàn)億次高性能計(jì)算機(jī)是怎樣研制成功的?為何取名“KD-50-I”?處理器芯片咋樣?讓我們聽(tīng)聽(tīng)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人陳國(guó)良院士對(duì)國(guó)產(chǎn)萬(wàn)億次高性能計(jì)算機(jī)的釋疑。
為何取名“KD-50-I”?
“我們給這臺(tái)高性能計(jì)算機(jī)命名為‘KD-50-I’,其中‘KD’是科大的簡(jiǎn)稱(chēng),‘50’意味著2008年中科大的50周年校慶,‘I’就是第一臺(tái)的意思,希望在不久的將來(lái),我們能繼續(xù)開(kāi)發(fā)出基于龍芯3號(hào)多核處理器的高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)‘KD-50-Ⅱ’。”項(xiàng)目負(fù)責(zé)人陳國(guó)良院士介紹說(shuō)。
是怎么出爐的?
在已公開(kāi)報(bào)道的運(yùn)算次數(shù)達(dá)萬(wàn)億次級(jí)的國(guó)內(nèi)超級(jí)計(jì)算機(jī)中,中央處理器芯片主要來(lái)自IBM、Intel或AMD等國(guó)外公司,尚未見(jiàn)基于我國(guó)自主研發(fā)的處理器芯片的萬(wàn)億次計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的報(bào)道。為滿足一流研究型大學(xué)建設(shè)需要,建設(shè)高水平的公用科學(xué)計(jì)算平臺(tái),在教育部“985工程”建設(shè)項(xiàng)目的支持下,自2007年5月以來(lái),中國(guó)科大計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)系與中科院計(jì)算技術(shù)研究所密切合作,采用代表國(guó)內(nèi)當(dāng)前高性能通用處理器設(shè)計(jì)最高水平的64位“龍芯2F”芯片,研制國(guó)產(chǎn)萬(wàn)億次高性能計(jì)算機(jī)。以陳國(guó)良院士為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人的研制隊(duì)伍,經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的緊張工作和技術(shù)攻關(guān),終于在近日研制成功。
處理器芯片咋樣?
萬(wàn)億次計(jì)算機(jī)是體現(xiàn)一個(gè)國(guó)家整體計(jì)算機(jī)水平的硬指標(biāo),而處理器更是最為關(guān)鍵的核心。陳國(guó)良院士介紹,“KD-50-I”萬(wàn)億次計(jì)算機(jī)采用單一機(jī)柜,集成了330余顆“龍芯2F”處理器,理論峰值計(jì)算能力達(dá)到1萬(wàn)億次,整機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)先進(jìn),采用了高密度節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)技術(shù),在高度不到4厘米的1U標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱內(nèi)部緊密部署12個(gè)處理單元,組成1U12P高密度節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)。硬件系統(tǒng)采用了我國(guó)自主設(shè)計(jì)的“龍芯2F”處理器、華為自主研發(fā)的千兆以太網(wǎng)交換機(jī)以及曙光服務(wù)器前置機(jī)等。系統(tǒng)軟件以開(kāi)源軟件為主,具有兼容性強(qiáng)、易維護(hù)、易升級(jí)、易使用等特點(diǎn)。
中央處理器(CPU)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心部件,負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)指令的執(zhí)行、數(shù)學(xué)與邏輯的運(yùn)算、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與傳送等。在CPU技術(shù)上,我們跟國(guó)外廠商有著較大的差距,缺乏具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的CPU芯片,曾經(jīng)是困擾我國(guó)計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)的一大“芯”病。“龍芯1號(hào)”(英語(yǔ):Loongson-1)是我國(guó)第一款自主開(kāi)發(fā)的高性能通用CPU芯片,由中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所于2002年研制成功,從而結(jié)束了中國(guó)無(wú)“芯”歷史。2007年7月底,龍芯2號(hào)系列的升級(jí)產(chǎn)品———“龍芯2F”系統(tǒng)芯片(SoC)流片成功,經(jīng)過(guò)兩個(gè)月的嚴(yán)格測(cè)試,沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何設(shè)計(jì)錯(cuò)誤,正式定型。為意法半導(dǎo)體公司提供的百萬(wàn)片量級(jí)的“龍芯2F”大規(guī)模生產(chǎn),標(biāo)志著龍芯處理器又躍上了一個(gè)新臺(tái)階,而“龍芯2F”芯片在國(guó)產(chǎn)萬(wàn)億次高性能計(jì)算機(jī)上的應(yīng)用再次見(jiàn)證了我國(guó)造“芯”的實(shí)力。
有啥優(yōu)點(diǎn)?
陳國(guó)良院士說(shuō),“KD-50-I”具有“三低一高”的特點(diǎn),首先是低成本,每(運(yùn)算)萬(wàn)億次,75萬(wàn)元人民幣就可以買(mǎi)到;低功耗,每(運(yùn)算)萬(wàn)億次,耗能6000瓦之內(nèi)就可以了;還有低占地面積,我們336個(gè)CPU把它安裝在一個(gè)機(jī)箱里面,目前它的體積大小只相當(dāng)于一個(gè)冰箱,而這個(gè)“冰箱”相當(dāng)于我們這個(gè)中心機(jī)房5套進(jìn)口的整個(gè)計(jì)算機(jī)的計(jì)算量。
此外,還特別適合于高性能計(jì)算教學(xué)和科研方面的應(yīng)用以及創(chuàng)新型人才培養(yǎng),可直接推廣應(yīng)用在數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、地學(xué)和空間科學(xué)、生命科學(xué)、材料科學(xué)、力學(xué)、火災(zāi)科學(xué)、量子和信息科學(xué)、軍事科學(xué)等領(lǐng)域,以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的諸多方面,將為我國(guó)與日俱增的大型、密集、高性能計(jì)算需求提供優(yōu)良的服務(wù)。由于具有上述特點(diǎn),應(yīng)用條件相對(duì)簡(jiǎn)單,便于推廣使用,發(fā)展前景非常美好。
陳國(guó)良院士深情地表示:“在我小的時(shí)候,用的火柴叫‘洋火’,火柴盒子上都寫(xiě)著‘安全火柴,提倡國(guó)貨’,這句話給我留下了深刻的印象。那時(shí)候,我們的民族工業(yè)還十分脆弱,但民族感始終那么強(qiáng)烈。如今,‘KD-50-I’高性能計(jì)算機(jī)是完全由我國(guó)自主研制的,確立了國(guó)產(chǎn)高性能通用處理器在高端并行機(jī)應(yīng)用中的核心地位,為我國(guó)未來(lái)研制國(guó)產(chǎn)千萬(wàn)億次計(jì)算機(jī)提供了示范作用,對(duì)推動(dòng)我國(guó)民族高性能計(jì)算機(jī)事業(yè)的發(fā)展和國(guó)家安全都具有重要的戰(zhàn)略意義,是高性能計(jì)算機(jī)向個(gè)人化方向發(fā)展這一理念的首次成功嘗試。”(黃勇 楊保國(guó))
新聞緣起
近日,我國(guó)首臺(tái)采用國(guó)產(chǎn)高性能通用處理器芯片“龍芯2F”和其他國(guó)產(chǎn)器件、設(shè)備和技術(shù)的萬(wàn)億次高性能計(jì)算機(jī)“KD-50-I”在中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)研制成功,并于2007年12月26日通過(guò)了以王守覺(jué)院士為主任的專(zhuān)家委員會(huì)的鑒定。這是我國(guó)高性能計(jì)算機(jī)國(guó)產(chǎn)化的一次重要突破。
在已公開(kāi)報(bào)道的運(yùn)算次數(shù)達(dá)萬(wàn)億次級(jí)的國(guó)內(nèi)超級(jí)計(jì)算機(jī)中,中央處理器芯片主要來(lái)自IBM、Intel或AMD等國(guó)外公司,尚未見(jiàn)基于我國(guó)自主研發(fā)的處理器芯片的萬(wàn)億次計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的報(bào)道。自2007年5月以來(lái),中國(guó)科大計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)系與中科院計(jì)算技術(shù)研究所密切合作,采用代表國(guó)內(nèi)當(dāng)前高性能通用處理器設(shè)計(jì)最高水平的64位“龍芯2F”芯片,研制國(guó)產(chǎn)萬(wàn)億次高性能計(jì)算機(jī)。以陳國(guó)良院士為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人的研制隊(duì)伍,經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的緊張工作和技術(shù)攻關(guān),終于在近日研制成功。
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英國(guó)最快超級(jí)計(jì)算機(jī):每秒運(yùn)算100萬(wàn)億次
HECToR是英國(guó)最大的超級(jí)計(jì)算機(jī),每秒能進(jìn)行100萬(wàn)億次運(yùn)算,運(yùn)算速度是普通計(jì)算機(jī)的10萬(wàn)倍。在全球最快超級(jí)計(jì)算機(jī)TOP500排行榜中位列第17名,為英國(guó)科學(xué)研究理事會(huì)所擁有。HECToR超級(jí)計(jì)算機(jī)自立項(xiàng)以來(lái),它的一舉一動(dòng)都格外引人注意。日前,英國(guó)《衛(wèi)報(bào)》記者走進(jìn)HECToR項(xiàng)目所在地———愛(ài)丁堡大學(xué),揭開(kāi)了它的“廬山真面目”。運(yùn)算速度超乎想象
走進(jìn)HECToR超級(jí)計(jì)算機(jī)的所在地,給人的第一感覺(jué)就像是走進(jìn)了一座體育館,里面整齊擺放著類(lèi)似宜家儲(chǔ)物間的巨型柜子。一重重沉重的金屬安全門(mén)以及工作人員對(duì)其準(zhǔn)確位置的守口如瓶,預(yù)示著這是個(gè)十分重要的地方。這就是愛(ài)丁堡大學(xué)的HECToR———英國(guó)最新、運(yùn)算速度最快的超級(jí)計(jì)算機(jī),科學(xué)家和工程師計(jì)劃利用其模擬從氣候變化到金融市場(chǎng)等一切事情。HECToR項(xiàng)目耗資1.13億英鎊。
HECToR超級(jí)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力驚人,其運(yùn)算速度相當(dāng)于地球上所有人每秒鐘進(jìn)行1萬(wàn)次計(jì)算,而按照計(jì)算機(jī)方面的專(zhuān)業(yè)詞匯,相當(dāng)于1.2萬(wàn)臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)臺(tái)式電腦滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。HECToR超級(jí)計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)能力同樣令人贊嘆不已,iPod的最大硬盤(pán)容量目前已經(jīng)達(dá)到了160GB,而HECToR的存儲(chǔ)容量則相當(dāng)于3200臺(tái)這樣具備頂級(jí)容量的iPod。
應(yīng)用到更廣泛的領(lǐng)域據(jù)HECToR項(xiàng)目負(fù)責(zé)人亞瑟-特魯教授介紹,諸如HECToR這樣的超級(jí)計(jì)算機(jī)可以讓科學(xué)家以全新、激進(jìn)的方式解決問(wèn)題。傳統(tǒng)上,科學(xué)經(jīng)由理論和實(shí)驗(yàn)不斷取得進(jìn)步———理論學(xué)家提出各種值得嘗試的好主意,實(shí)驗(yàn)人員設(shè)計(jì)出相關(guān)實(shí)驗(yàn)去驗(yàn)證它們是否正確。但在很多科學(xué)領(lǐng)域,這條屢試不爽的定律并不靈驗(yàn)。以氣候研究為例,在此類(lèi)研究中我們就不可能做實(shí)驗(yàn)。
另外,在流體動(dòng)力學(xué)(研究流體處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)各種作用在流體上力的規(guī)律及流體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的學(xué)科)中,科學(xué)家也不可能解開(kāi)有關(guān)定義正在發(fā)生狀況的數(shù)學(xué)方程式。此時(shí),HECToR的超級(jí)大腦便會(huì)派上用場(chǎng),科學(xué)家可以利用其去運(yùn)行有關(guān)現(xiàn)實(shí)世界的模型。HECToR超級(jí)計(jì)算機(jī)還可應(yīng)用到飛機(jī)設(shè)計(jì)領(lǐng)域。通過(guò)更準(zhǔn)確地了解空氣在機(jī)翼的流動(dòng),科學(xué)家可以設(shè)計(jì)出令阻力降至最低,同時(shí)增加升力、使飛機(jī)效率更高的外形。當(dāng)前一代客機(jī)都是在計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度足夠快到進(jìn)行這種模擬之前建造的。
愛(ài)丁堡大學(xué)教授杰塞克-岡德奇奧還計(jì)劃利用HECToR超級(jí)計(jì)算機(jī)去模擬金融市場(chǎng)的動(dòng)向。他目前正在依據(jù)有關(guān)未來(lái)世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不確定信息,尋找養(yǎng)老保險(xiǎn)基金最安全、盈利最高的投資策略。岡德奇奧教授說(shuō):“我們需要通過(guò)多種方式模擬這種不確定性,為反映現(xiàn)實(shí)性,這能自動(dòng)地將問(wèn)題擴(kuò)充至更大領(lǐng)域。”(楊孝文)
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