花費不足80萬元，占地只有一臺家用冰箱，你能想象這是一臺萬億次計算機嗎？

　　近日，我國首臺采用國產(chǎn)高性能通用處理器芯片“龍芯2F”的萬億次高性能計算機“KD-50-I”在中國科技大學研制成功，并于日前通過了以王守覺院士為主任的專家委員會的鑒定。它的理論運算峰值為10080億次/秒，這是我國高性能計算機國產(chǎn)化的一次重要突破。

　　國產(chǎn)萬億次高性能計算機是怎樣研制成功的？為何取名“KD-50-I”？處理器芯片咋樣？讓我們聽聽項目負責人陳國良院士對國產(chǎn)萬億次高性能計算機的釋疑。

　　為何取名“KD-50-I”？

　　“我們給這臺高性能計算機命名為‘KD-50-I’，其中‘KD’是科大的簡稱，‘50’意味著2008年中科大的50周年校慶，‘I’就是第一臺的意思，希望在不久的將來，我們能繼續(xù)開發(fā)出基于龍芯3號多核處理器的高性能計算機系統(tǒng)‘KD-50-Ⅱ’。”項目負責人陳國良院士介紹說。

　　是怎么出爐的？

　　在已公開報道的運算次數(shù)達萬億次級的國內(nèi)超級計算機中，中央處理器芯片主要來自IBM、Intel或AMD等國外公司，尚未見基于我國自主研發(fā)的處理器芯片的萬億次計算機系統(tǒng)的報道。為滿足一流研究型大學建設需要，建設高水平的公用科學計算平臺，在教育部“985工程”建設項目的支持下，自2007年5月以來，中國科大計算機科學技術系與中科院計算技術研究所密切合作，采用代表國內(nèi)當前高性能通用處理器設計最高水平的64位“龍芯2F”芯片，研制國產(chǎn)萬億次高性能計算機。以陳國良院士為項目負責人的研制隊伍，經(jīng)過幾個月的緊張工作和技術攻關，終于在近日研制成功。

　　處理器芯片咋樣？

　　萬億次計算機是體現(xiàn)一個國家整體計算機水平的硬指標，而處理器更是最為關鍵的核心。陳國良院士介紹，“KD-50-I”萬億次計算機采用單一機柜，集成了330余顆“龍芯2F”處理器，理論峰值計算能力達到1萬億次，整機系統(tǒng)結構先進，采用了高密度節(jié)點設計技術，在高度不到4厘米的1U標準機箱內(nèi)部緊密部署12個處理單元，組成1U12P高密度節(jié)點結構。硬件系統(tǒng)采用了我國自主設計的“龍芯2F”處理器、華為自主研發(fā)的千兆以太網(wǎng)交換機以及曙光服務器前置機等。系統(tǒng)軟件以開源軟件為主，具有兼容性強、易維護、易升級、易使用等特點。

　　中央處理器(CPU)是計算機系統(tǒng)的核心部件，負責整個系統(tǒng)指令的執(zhí)行、數(shù)學與邏輯的運算、數(shù)據(jù)的存儲與傳送等。在CPU技術上，我們跟國外廠商有著較大的差距，缺乏具有自主知識產(chǎn)權的CPU芯片，曾經(jīng)是困擾我國計算機產(chǎn)業(yè)的一大“芯”病。“龍芯1號”(英語：Loongson-1)是我國第一款自主開發(fā)的高性能通用CPU芯片，由中國科學院計算技術研究所于2002年研制成功，從而結束了中國無“芯”歷史。2007年7月底，龍芯2號系列的升級產(chǎn)品———“龍芯2F”系統(tǒng)芯片(SoC)流片成功，經(jīng)過兩個月的嚴格測試，沒有發(fā)現(xiàn)任何設計錯誤，正式定型。為意法半導體公司提供的百萬片量級的“龍芯2F”大規(guī)模生產(chǎn)，標志著龍芯處理器又躍上了一個新臺階，而“龍芯2F”芯片在國產(chǎn)萬億次高性能計算機上的應用再次見證了我國造“芯”的實力。

　　有啥優(yōu)點？

　　陳國良院士說，“KD-50-I”具有“三低一高”的特點，首先是低成本，每(運算)萬億次，75萬元人民幣就可以買到；低功耗，每(運算)萬億次，耗能6000瓦之內(nèi)就可以了；還有低占地面積，我們336個CPU把它安裝在一個機箱里面，目前它的體積大小只相當于一個冰箱，而這個“冰箱”相當于我們這個中心機房5套進口的整個計算機的計算量。

　　此外，還特別適合于高性能計算教學和科研方面的應用以及創(chuàng)新型人才培養(yǎng)，可直接推廣應用在數(shù)學、物理、化學、地學和空間科學、生命科學、材料科學、力學、火災科學、量子和信息科學、軍事科學等領域，以及國民經(jīng)濟建設的諸多方面，將為我國與日俱增的大型、密集、高性能計算需求提供優(yōu)良的服務。由于具有上述特點，應用條件相對簡單，便于推廣使用，發(fā)展前景非常美好。

　　陳國良院士深情地表示：“在我小的時候，用的火柴叫‘洋火’，火柴盒子上都寫著‘安全火柴，提倡國貨’，這句話給我留下了深刻的印象。那時候，我們的民族工業(yè)還十分脆弱，但民族感始終那么強烈。如今，‘KD-50-I’高性能計算機是完全由我國自主研制的，確立了國產(chǎn)高性能通用處理器在高端并行機應用中的核心地位，為我國未來研制國產(chǎn)千萬億次計算機提供了示范作用，對推動我國民族高性能計算機事業(yè)的發(fā)展和國家安全都具有重要的戰(zhàn)略意義，是高性能計算機向個人化方向發(fā)展這一理念的首次成功嘗試。”(黃勇 楊保國)

　　新聞緣起

　　近日，我國首臺采用國產(chǎn)高性能通用處理器芯片“龍芯2F”和其他國產(chǎn)器件、設備和技術的萬億次高性能計算機“KD-50-I”在中國科學技術大學研制成功，并于2007年12月26日通過了以王守覺院士為主任的專家委員會的鑒定。這是我國高性能計算機國產(chǎn)化的一次重要突破。

　　在已公開報道的運算次數(shù)達萬億次級的國內(nèi)超級計算機中，中央處理器芯片主要來自IBM、Intel或AMD等國外公司，尚未見基于我國自主研發(fā)的處理器芯片的萬億次計算機系統(tǒng)的報道。自2007年5月以來，中國科大計算機科學技術系與中科院計算技術研究所密切合作，采用代表國內(nèi)當前高性能通用處理器設計最高水平的64位“龍芯2F”芯片，研制國產(chǎn)萬億次高性能計算機。以陳國良院士為項目負責人的研制隊伍，經(jīng)過幾個月的緊張工作和技術攻關，終于在近日研制成功。

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　　英國最快超級計算機：每秒運算100萬億次

　　HECToR是英國最大的超級計算機，每秒能進行100萬億次運算，運算速度是普通計算機的10萬倍。在全球最快超級計算機TOP500排行榜中位列第17名，為英國科學研究理事會所擁有。HECToR超級計算機自立項以來，它的一舉一動都格外引人注意。日前，英國《衛(wèi)報》記者走進HECToR項目所在地———愛丁堡大學，揭開了它的“廬山真面目”。運算速度超乎想象

　　走進HECToR超級計算機的所在地，給人的第一感覺就像是走進了一座體育館，里面整齊擺放著類似宜家儲物間的巨型柜子。一重重沉重的金屬安全門以及工作人員對其準確位置的守口如瓶，預示著這是個十分重要的地方。這就是愛丁堡大學的HECToR———英國最新、運算速度最快的超級計算機，科學家和工程師計劃利用其模擬從氣候變化到金融市場等一切事情。HECToR項目耗資1.13億英鎊。

　　HECToR超級計算機的運算能力驚人，其運算速度相當于地球上所有人每秒鐘進行1萬次計算，而按照計算機方面的專業(yè)詞匯，相當于1.2萬臺標準臺式電腦滿負荷運轉(zhuǎn)。HECToR超級計算機的存儲能力同樣令人贊嘆不已，iPod的最大硬盤容量目前已經(jīng)達到了160GB，而HECToR的存儲容量則相當于3200臺這樣具備頂級容量的iPod。

　　應用到更廣泛的領域據(jù)HECToR項目負責人亞瑟-特魯教授介紹，諸如HECToR這樣的超級計算機可以讓科學家以全新、激進的方式解決問題。傳統(tǒng)上，科學經(jīng)由理論和實驗不斷取得進步———理論學家提出各種值得嘗試的好主意，實驗人員設計出相關實驗去驗證它們是否正確。但在很多科學領域，這條屢試不爽的定律并不靈驗。以氣候研究為例，在此類研究中我們就不可能做實驗。

　　另外，在流體動力學(研究流體處于運動狀態(tài)時各種作用在流體上力的規(guī)律及流體運動規(guī)律的學科)中，科學家也不可能解開有關定義正在發(fā)生狀況的數(shù)學方程式。此時，HECToR的超級大腦便會派上用場，科學家可以利用其去運行有關現(xiàn)實世界的模型。HECToR超級計算機還可應用到飛機設計領域。通過更準確地了解空氣在機翼的流動，科學家可以設計出令阻力降至最低，同時增加升力、使飛機效率更高的外形。當前一代客機都是在計算機運算速度足夠快到進行這種模擬之前建造的。

　　愛丁堡大學教授杰塞克-岡德奇奧還計劃利用HECToR超級計算機去模擬金融市場的動向。他目前正在依據(jù)有關未來世界經(jīng)濟發(fā)展的不確定信息，尋找養(yǎng)老保險基金最安全、盈利最高的投資策略。岡德奇奧教授說：“我們需要通過多種方式模擬這種不確定性，為反映現(xiàn)實性，這能自動地將問題擴充至更大領域�！�(楊孝文)