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出品：科普中國(guó)

制作：中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所 張?jiān)迫?nbsp;  幻彩寶寶科普創(chuàng)新公社 武瑞雪

監(jiān)制：中國(guó)科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心

北京時(shí)間6月20日，德國(guó)法蘭克福國(guó)際超算大會(huì)（ISC）公布了新一期全球超級(jí)計(jì)算機(jī)TOP500榜單，由國(guó)家并行計(jì)算機(jī)工程技術(shù)研究中心研制的“神威·太湖之光”以超第二名近三倍的運(yùn)算速度奪得第一，成為世界上首臺(tái)運(yùn)行速度超過(guò)十億億次的超級(jí)計(jì)算機(jī)，標(biāo)志著我國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)研制能力已位居世界領(lǐng)先水平。

那么，站在世界之巔的“神威·太湖之光”究竟“神”在哪里？此次問(wèn)鼎TOP500榜首對(duì)我國(guó)超算領(lǐng)域發(fā)展又有怎樣的意義？我們特邀參與本次德國(guó)法蘭克福國(guó)際超算大會(huì)（ISC）的中科院計(jì)算所研究員張?jiān)迫芯繂T為各位網(wǎng)友一探究竟。

關(guān)于TOP500的冷知識(shí)

本次中國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)“神威·太湖之光”問(wèn)鼎TOP500榜首，讓國(guó)人為之振奮，相信很多人在激動(dòng)的之余都會(huì)想知道TOP500究竟意味著什么？

國(guó)際TOP500組織是一個(gè)具有較長(zhǎng)歷史并專(zhuān)注于發(fā)布全球已安裝超級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)排名的權(quán)威機(jī)構(gòu)，它以超級(jí)計(jì)算機(jī)基準(zhǔn)程序Linpack測(cè)試值為序進(jìn)行排名，每年發(fā)布兩次，其目的是促進(jìn)國(guó)際超級(jí)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的交流與合作。張?jiān)迫榻B，TOP500世界超級(jí)計(jì)算機(jī)排行榜最早是由德國(guó)慕尼黑大學(xué)的漢斯教授在1993年發(fā)起的，每年發(fā)布兩次，至今已有23年的歷史，剛剛落幕的德國(guó)法蘭克福國(guó)際超算大會(huì)（ISC）已經(jīng)是第47屆。

此外，TOP500排行榜的發(fā)布場(chǎng)合也具備國(guó)際權(quán)威性。TOP500組織每年發(fā)布兩次超級(jí)計(jì)算機(jī)排名情況，分別是在德國(guó)舉辦的世界超算大會(huì)（ISC）和在美國(guó)舉辦的世界超算大會(huì)（SC），代表著超級(jí)計(jì)算機(jī)的國(guó)際水平，同時(shí)也是各國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域發(fā)展水平的標(biāo)桿。

除了歷史悠久、發(fā)布場(chǎng)合權(quán)威，TOP500排行榜采取的評(píng)審標(biāo)準(zhǔn)也是業(yè)界公認(rèn)的權(quán)威標(biāo)準(zhǔn)，也就是根據(jù)超級(jí)計(jì)算機(jī)基準(zhǔn)程序Linpack測(cè)試值進(jìn)行排序。張?jiān)迫忉屨f(shuō)，Linpack現(xiàn)已經(jīng)成為國(guó)際上最為流行的用于測(cè)試高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)浮點(diǎn)性能的benchmark（基準(zhǔn)點(diǎn)）。通過(guò)超級(jí)計(jì)算機(jī)求解N元一次稠密線性代數(shù)方程組的測(cè)試，從而評(píng)價(jià)高性能計(jì)算機(jī)的浮點(diǎn)性能。這也是一個(gè)公開(kāi)的客觀評(píng)審標(biāo)準(zhǔn)，其評(píng)審結(jié)果是得到業(yè)界廣泛認(rèn)可的。

中國(guó)超算顯神威

“神威·太湖之光”落戶江蘇省國(guó)家超級(jí)計(jì)算無(wú)錫中心，是一套非常宏大的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，由40個(gè)運(yùn)算機(jī)柜和8個(gè)網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜組成，每個(gè)運(yùn)算機(jī)柜比家用的雙門(mén)冰箱略大，打開(kāi)柜門(mén)，4塊由32塊運(yùn)算插件組成的超節(jié)點(diǎn)分布其中。每個(gè)插件由4個(gè)運(yùn)算節(jié)點(diǎn)板組成，一個(gè)運(yùn)算節(jié)點(diǎn)板又含2塊“申威26010”高性能處理器。一臺(tái)機(jī)柜就有1024塊處理器，整臺(tái)“神威·太湖之光”共有40960塊處理器。那么，作為世界上最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)，“神威·太湖之光”一舉拿下TOP500冠軍的過(guò)人之處有哪些？張?jiān)迫芯繂T為我們進(jìn)行了如下解讀：

速度較量，唯快不破。張?jiān)迫硎荆吧裢ぬ狻钡姆逯涤?jì)算速度已經(jīng)達(dá)到了每秒12.54億億次，其一分鐘的計(jì)算能力相當(dāng)于全球72億人同時(shí)用計(jì)算器不間斷計(jì)算32年，這是全球第一臺(tái)運(yùn)行速度超過(guò)10億億次/秒的超級(jí)計(jì)算機(jī)。同時(shí)，持續(xù)計(jì)算速度為每秒9.3億億次，速度比此前六連冠、目前排第二的“天河二號(hào)”快出近兩倍，效率也提高3倍。

最強(qiáng)大腦，中國(guó)芯。“神威·太湖之光”之所以擁有世界最快運(yùn)行速度，當(dāng)然還要?dú)w功于其強(qiáng)大的核心部件。張?jiān)迫榻B， “神威·太湖之光”是首次完全用“中國(guó)芯”制造的中國(guó)最強(qiáng)大的超級(jí)計(jì)算機(jī)，此前“天河二號(hào)”使用的是英特爾至強(qiáng)處理器和Xeon Phi協(xié)處理器。作為“最強(qiáng)大腦”的“中國(guó)芯”，“申威26010”眾核處理器這個(gè)只有5厘米見(jiàn)方的薄塊，集成了260個(gè)運(yùn)算核心，數(shù)十億晶體管，達(dá)到了每秒3萬(wàn)多億次計(jì)算能力，單芯片計(jì)算能力相當(dāng)于3臺(tái)2000年全球排名第一的超級(jí)計(jì)算機(jī)。40960個(gè)“中國(guó)芯”同時(shí)工作，讓“神威·太湖之光”登上了世界計(jì)算巔峰。

超算用途廣：比名次更重要的是造福人類(lèi)

超級(jí)計(jì)算機(jī)在能源、航天、生物制藥等領(lǐng)域已經(jīng)有了豐富而卓有成效的應(yīng)用，截至目前，國(guó)家超級(jí)計(jì)算無(wú)錫中心已經(jīng)承接了國(guó)內(nèi)多個(gè)重大應(yīng)用項(xiàng)目。其中，清華大學(xué)在“神威太湖之光”計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上首次實(shí)現(xiàn)了百萬(wàn)核規(guī)模的全球10公里高分辨率地球系統(tǒng)數(shù)值模擬。“神威·太湖之光”超級(jí)計(jì)算機(jī)在成果應(yīng)用上也取得了重大進(jìn)展。在試運(yùn)行期間，清華大學(xué)、北京大學(xué)、中科院軟件所、中船重工702所、國(guó)家計(jì)算流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)室等30多家用戶單位，在天氣氣候、航空航天、海洋科學(xué)、新藥創(chuàng)制、先進(jìn)制造、新材料等領(lǐng)域，與超算無(wú)錫中心建立了應(yīng)用合作關(guān)系。其中，有3個(gè)應(yīng)用課題獲得有“國(guó)際高性能計(jì)算應(yīng)用領(lǐng)域諾貝爾獎(jiǎng)”之譽(yù)的“戈登貝爾獎(jiǎng)”提名，這是中國(guó)人在國(guó)產(chǎn)超級(jí)計(jì)算機(jī)上的應(yīng)用課題首次入圍“戈登貝爾獎(jiǎng)”，這一重大突破標(biāo)志著我國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用能力也達(dá)到了世界領(lǐng)先水平。

　超級(jí)計(jì)算機(jī)，被稱(chēng)為“國(guó)之利器”，是國(guó)家科技綜合實(shí)力的體現(xiàn)，從高端材料，到生命科學(xué)和生物技術(shù)，再到深海探測(cè)、空間技術(shù)各領(lǐng)域，都離不開(kāi)超算領(lǐng)域的支撐。

“神威·太湖之光”勇奪榜首，標(biāo)志著我國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)研制能力已位居世界領(lǐng)先水平，與此同時(shí)，我國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的科研探索和研究仍有很長(zhǎng)的道路要走。

“科普中國(guó)”是中國(guó)科協(xié)攜同社會(huì)各方利用信息化手段開(kāi)展科學(xué)傳播的科學(xué)權(quán)威品牌。

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