自科普:中國超算有哪些自主技術 下一代或全自主

計算能力和一個國家核心科研應用能力之一,而超算是其硬件基礎。主要應用領域有軍事科研、天文研究、氣候模擬、高新材料等等。越複雜的領域越需要超算。

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Top500 超算排行前五

中國超算今年讓出了世界超算排行的冠亞軍寶座,排名第一:美國 Summit(頂點),第二:美國Sierra(山脊),第三 中國 神威·太湖之光 第四 中國 天河2A 第五 瑞士 Piz Diant(代恩特峰)。這裡面有美國加速研發的結果,畢竟天河二號和神威·太湖之光曾長期佔據榜首,也有美國利用本身半導體工業長期積累實力雄厚並技術封鎖禁運的原因。但封鎖和禁運阻止不了中國人。先說說中國超算使用了哪些自主技術。

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神威·太湖之光

神威·太湖之光使用了40960箇中國自主研發的“申威26010”眾核處理器,採用64位自主申威指令系統。芯片叫做“申威”,組合成的超算叫做“神威”。但連接光纖採用美國技術。

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天河二號最早採用英特爾至強Xeon Phi芯片,但天河二號連續四次奪冠後,2015年4月9日,美國商務部就拒絕了英特爾公司向中國的國家超級計算廣州中心出售至強芯片用於天河二號系統升級的申請。中國的國家超級計算長沙中心、廣州中心、天津中心和國防科技大學這四家國家超算中心,被美國列入了出口限制名單。並公開宣佈要建立包括Summit在內的三臺超算來超過天河二號,但又被我國自主芯片的神威·太湖之光壓制二年。而2017年底,天河二號用國產的Matrix-2000協處理器替換了用了五年的Xeon Phi加速器。這次升級把天河二號的每秒計算次數從3.39億億次提升到了6.14億億次,而功耗只增加了不到4%。

超算不是簡單拼接芯片就可以完成的,芯片間的聯通協調是高技術含量的。天河二號採用我國自主的TH Express-2主幹拓撲結構網絡連接技術是重大技術突破。而這臺高齡超算至今仍排名世界第四也間接說明問題。

再說軟件方面: 超算界最高級高性能計算機應用獎項叫做戈登·貝爾獎(Gordon Bell Prize),是授予最傑出的高性能計算應用的,每年頒發一次。理所當然地,獲得戈登·貝爾獎的應用,一般都是在最快的超算上運行的。2016年和2017年,中國連續兩次獲得這個戈登·貝爾獎,獲獎的應用分別叫做“千萬核可擴展大氣動力學全隱式模擬”和“非線性地震模擬”,它們用的都是神威太湖之光。

再說說下一代E級超算,即每秒百億億次量級超算。(目前第一頂點12.2億億次)2018年5月的第二屆世界智能大會上,國家超算天津中心展示了“天河三號”原型機,它的設計性能就達到了百億億次。天河三號全部採用自主技術,處理器是自主的飛騰芯片,通信是自主的天河高速互聯通信,操作系統是自主的麒麟操作系統。預計兩年內正式問世。其他中科曙光E級超算和江南所神威E級也在研發中。

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天河三號原型機

毛主席說過:自力更生,艱苦奮鬥,自己動手,豐衣足食。


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