我國超級計算機又有新突破！
據新華社消息，在國家超級計算天津中心，我國自主研發的新一代百億億次超級計算機——“天河三號”E級原型機完成研製部署，並順利通過分項驗收。
“天河三號”原型機，全面搭載國產自主芯片，不再使用英特爾處理器。而且相關的操作系統、並行開發等系統也為自主研發。
由此，中國E級計算機將很快進入實質性研發階段。
按計劃，“天河三號”超級計算機有望於2020年研製成功，其運算能力將比“天河一號”提高200倍，存儲容量提高100倍。
今年6月，中國丟掉蟬聯多次的全球超算冠軍寶座，美國超算時隔多年重返榜首。而“天河三號”有望在兩年內，奪回這一殊榮。
天河三號E級原型機機櫃
自主突破
“天河三號”E級原型機，由國防科技大學和國家超級計算天津中心等團隊合作研發，並部署在國家超級計算天津中心。
2016年，科技部結合“十三五”發展規劃，分兩期啟動我國E級計算機研製計劃。第一期主要為E級計算機關鍵技術研究，安排了三個E級機原型樣機的研製;第二期為研製E級計算機。
其中，“天河三號E級原型機系統”經過兩年多的關鍵技術攻關和突破，成為我國首個完成原型樣機系統研製和部署的項目。
這次天河三號項目團隊完成了四項大事：
自主設計了三款芯片：“邁創”眾核處理器（Matrix-2000+）、互連接口芯片、路由器芯片；
設計了四類結點（計算結點、I/O服務結點、I/O存儲結點、服務結點）、十餘種PCB電路板；
設計和實現了新型的計算處理、高速互連、並行存儲、服務處理、監控診斷、基礎架構等硬件分系統，
以及系統操作、並行開發、應用支撐和綜合管理等軟件分系統
“這一切都是為了全面實現超算系統的自主可控。”中山大學數據科學與計算機學院教授、國家超級計算廣州中心主任盧宇彤表示，原型系統是主要驗證核心關鍵技術的可行性，包括CPU、互連通信、存儲架構、能效比等，並不追求峰值。所以，不和美國Summit系統比規模。
據科技日報報道，“天河”系列超級計算機，在核心關鍵技術上已實現了整體自主可控。
目前，通用CPU和加速器CPU、互連通信路由芯片和互連接口芯片，均已裝配在“天河二號”2期系統中，打破了2015年美國對國防科大和“天河”系超算中心的CPU禁運，而“天河三號”超級計算機將對這四大芯片進行全面升級。
這還不夠，未來“天河三號”E級超級計算機將對已經設計生產的三款計算、互聯通信核心芯片再進行全面升級。
同時基於飛騰CPU設計新的多核CPU，實現可支持海量數據存儲的層次式存儲系統，對適用高性能計算和高效大數據處理的柔性體系結構進一步優化，最終制造出新一代“天河三號”E級超級計算機。
美國Summit重回超算Top 500榜首，但真正的較量在於下一代百億億次超級計算
今年7月，美國的超級計算機Summit超過神威·太湖之光，在最新的全球超級計算機Top 500榜單中，重新奪回了第一名的位置。
超算Top 500榜單每年發佈兩次。2013年6月，中國的天河二號首次奪得冠軍，之後連續5次佔據第一名的位置，直到2016年11月，神威·太湖之光橫空出世，以理論峰值性能125 P奪得當年Top 500冠軍，天河二號位居第二，這樣的排名一直保持到2018年6月。
從美國人眼中看來，中國相當於連續5年霸佔了Top 500冠亞軍的位置。
幾年前，美國部署了3臺百P量級的超級計算機，分別是Summit、Sierra、Aurora，每秒運算速度可達100P到200P左右。除了保持美國超算科技領先，一個很大的原因，就是重新奪回Top 500第一的位置。
根據原定計劃，美國預計在2018年年底推出第一臺機器，以此重返Top 500榜首。
但美國終究還是無法容忍中國再繼續霸佔Top 500的冠軍位置，於是將計劃提前，在今年6月推出了Summit、Sierra兩臺機器。其中，Summit更是將峰值性能直接提升到200P，終於如願奪回世界第一的寶座，而Sierra也以125P的理論峰值超越天河二號，位居第三。
但是，正如此前中科院計算機研究所並行軟件實驗室主任、國家超算濟南中心主任張雲泉指出的那樣，這次美國雖然拿了第一，但Summit與中國的神威·太湖之光所釆用的體系架構相比，並沒有本質的區別。
張雲泉博士在文章裡寫道：“太湖之光的峰值是125P，美國的Summit是187P，沒有量級上的性能差別。只是說由於Summit的投資力度大、研發時間晚，採用了新的工藝和技術，它的峰值比太湖之光高一些，但是其在架構和技術上並沒有拉開差距。”
在張雲泉和更多超算專家看來，真正的競爭，在於新一代百億億次（E級）計算機的研發。
如今，超算已經成為一個國家信息技術創新的核心驅動力量，是綜合國力提升的強大支撐。新一代E級超級計算機的研製是國際上高端信息技術創新和競爭的前沿領域，美國、日本和歐盟均已提出E級超級計算機的研製計劃，幾乎都是在2021年左右完成。
我國的E級超級計算機的研製計劃也早已提上日程。科技部原定計劃是2020年推出中國的E級計算機，但由於技術限制和一些拖延，有可能會延後到2021年。
全球各國又重新開始重視超算，新一代E級計算的競爭賽點，就是2021年！
決戰2021：中國分三條路探索E級計算機
2016年，國家科技部結合“十三五”發展規劃，通過國家重點研發計劃支持，開始分兩期啟動我國E級計算機研製計劃。第一期主要為“E級計算機關鍵技術”研究，安排了三個E級機原型樣機的研製，第二期則為研製E級計算機。
這三個E級原型機分別是天河三號E級原型機、神威E級原型機和曙光E級原型機。
實際上，今年8月初，神威E級原型機也將在國家超算濟南中心落地，調試完畢後正式進入試運行階段。神威E級計算機原型由中國國家並行計算機工程技術研究中心研製，造價6000萬元，採用水冷技術，運行速度也在規定範圍內的3~5P。
神威E級原型機正在超算濟南中心安裝
目前，神威E級計算機原型正在濟南中心進行組裝，預計8月初調試並課題驗收完成，之後將正式進入試運行。曙光E級原型機也將於近期完成項目驗收。
預計在今年8~9月，所有三臺原型機都將完成最終驗收。
目前，這三個E級原型機分佈部署在中國六大超算中心：一是天河系列，部署在長沙、廣州和天津三個中心；二是神威系列，部署在無錫和濟南兩地；三是曙光系列，部署在上海和深圳中心。
張雲泉表示，從現在的趨勢來看，未來中國三臺E級超級計算機都會採用眾核加速的體系結構，所不同的只是眾核的架構，一種是異構眾核，一種是主從眾核，還有一種是多核處理器和眾核加速器完全分離的柔性異構眾核。
實際上，現在由於超算競爭異常激烈，很難從普通報道中得知有關E級原型機的規格指標。
不過，中國頂級的超級計算機研究人員、同時在中山大學和北航擔任教授的錢德沛博士，在2017年11月舉行的SC大會上做了報告《中國在百億億超級計算方面的努力：現狀與前景》（China’s Effort on Exascale Computing: Current Status andPerspectives），其中提到了中國三臺E級原型機的一些細節：
曙光E級原型機：
天河E級原型機：
天河E級原型機技術路線
天河E級原型機的技術指標是：
靈活的架構可以滿足不同的應用：
新一代多核處理器，追求平衡計算和內存訪問
光電集成高速互連，大大提高了性能和能效
基於新存儲介質的容錯能力
精確散熱，在製造成本與運營成本之間進行權衡
天河E級原型機內部連接
神威E級原型機：
神威E級計算機原型硬件系統
神威E級原型機計算節點
按照天河的技術路線，未來的E級系統將採用自主的飛騰處理器、Matrix-3000加速器、新一代高速互聯通信、麒麟操作系統等一系列自主創新技術。
神威E級系統則預計將重點放在國家海洋實驗室的八大領域，提供海洋領域超算服務，包括海洋大數據、海洋氣象預報、海洋地質研究、海洋藥物、海洋安全、海洋食品等多個國家級任務。
曙光E級系統原型系統採用浸沒式相變冷卻方式，通過把計算部件浸沒在液體中，通過液體氣化蒸發帶走部件工作產生的熱量，PUE可以達到業內最低。
來源：新智元(ID：AI_era)、量子位(ID: QbitAI)
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