[導(dǎo)讀]15日,造價2億元、每秒峰值運(yùn)算速度超過200萬億次的超級計(jì)算機(jī)“魔方”,開始在上海高速運(yùn)轉(zhuǎn)。 這臺運(yùn)算速度世界第十、亞洲第一的超級計(jì)算機(jī),經(jīng)過整整一個月的軟硬件安裝、上電調(diào)試,終于在張江高科技園區(qū)投入運(yùn)行,
15日,造價2億元、每秒峰值運(yùn)算速度超過200萬億次的超級計(jì)算機(jī)“魔方”,開始在上海高速運(yùn)轉(zhuǎn)。
這臺運(yùn)算速度世界第十、亞洲第一的超級計(jì)算機(jī),經(jīng)過整整一個月的軟硬件安裝、上電調(diào)試,終于在張江高科技園區(qū)投入運(yùn)行,迎來第一批高性能計(jì)算業(yè)務(wù)。
由此,中國正式邁入了每秒運(yùn)算速度超百萬億次的計(jì)算機(jī)時代,一個全新的時代。
新排名:全球第十快
亞洲“運(yùn)算最快”的計(jì)算機(jī)長什么樣?
日前,記者來到上海超級計(jì)算中心,在中心三期工程的主機(jī)房內(nèi),見到的“魔方”,外表就像幾十個黑色電話亭排列在一起。每個“電話亭”其實(shí)就是一個機(jī)柜。其中42個運(yùn)算節(jié)點(diǎn)機(jī)柜,每個都集成了200顆四核CPU,每個都相當(dāng)于800臺普通家用電腦的運(yùn)算能力。還有15個存儲機(jī)柜,使全機(jī)總存儲容量達(dá)到 500TB(千萬億字節(jié)),相當(dāng)于整整50萬個1G的U盤。此外,還有10個網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜用于機(jī)柜通信。連通這數(shù)十個大機(jī)柜需要的網(wǎng)線長約30公里,差不多可以從市中心人民廣場鋪到浦東國際機(jī)場。
上海超級計(jì)算中心副主任袁俊介紹,超級計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)原理并不復(fù)雜,就是讓數(shù)千臺乃至上萬臺計(jì)算機(jī)協(xié)作,變成一臺超級計(jì)算機(jī),術(shù)語叫并行計(jì)算?!澳Х健辈捎玫氖堑镀瑱C(jī)群體系架構(gòu),每個刀片就是一個服務(wù)器,能協(xié)同工作。“魔方”運(yùn)行起來的峰值速度,每秒超過200萬億次。
在“魔方”機(jī)房的隔壁就是它的前任:每秒運(yùn)算10萬億次的“曙光4000A”機(jī)群。如今“魔方”的2個機(jī)柜就抵得上前一代機(jī)組的全部“腦力”,當(dāng)然運(yùn)算成本也更高———盡管采用了低功耗的處理器和內(nèi)存、先進(jìn)的水冷散熱系統(tǒng),但僅調(diào)試期間,“魔方”的每日電費(fèi)就高達(dá)3萬元。
“魔方”所采用的“曙光5000A”機(jī)型去年取得了“全球超級計(jì)算機(jī)500強(qiáng)”的第十名,2004年時“曙光4000A”獲得過相同的世界排名,但現(xiàn)在 “曙光4000A”已掉出排行榜。同在上海超算中心,于2000年引進(jìn)的第一臺超級計(jì)算機(jī)、每秒運(yùn)算3800多億次的“神威I號”已光榮退役,安身在計(jì)算機(jī)科技館內(nèi)。短短幾年,全球超級計(jì)算機(jī)的整體速度提升了至少20倍。著名的“摩爾定律”指出,計(jì)算機(jī)微處理器芯片的性能每18個月會翻倍。以高級筆記本電腦為例,運(yùn)算速度已在這3年間增長近10倍。但“超算500強(qiáng)”比這個定律更快,500個超算系統(tǒng)的性能總和大約每14個月就翻一番。
“魔方”的成功啟動令世人對“中國速度”另眼相看,因?yàn)樗悄壳笆澜缜笆_最強(qiáng)大超算中唯一的“非美籍”,也使我國成為美國之后第二個研制出實(shí)測峰值“超百萬億次”超算的國家。
新應(yīng)用:助力“國際金融中心”
誰將是“魔方”的客戶?
袁俊介紹,理論、試驗(yàn)和計(jì)算是現(xiàn)在科技創(chuàng)新的三大支柱,而超級計(jì)算機(jī)則是高端計(jì)算能力的支撐,既可以對物理現(xiàn)象仿真和模擬,對復(fù)雜數(shù)據(jù)分析,也可以用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)中復(fù)雜的設(shè)計(jì)計(jì)算。在2000年上海超級計(jì)算中心初創(chuàng)之時,“神威I號”還只是上海市氣象局、中科院上海藥物研究所等少量高端用戶的秘密武器。而到2004年引進(jìn)的“曙光4000A”高性能計(jì)算機(jī),則把應(yīng)用推廣到更大范圍:我國自行研制的支線飛機(jī)ARJ21—700完美首飛,背后有著超級計(jì)算機(jī)5 年的保駕護(hù)航;上海汽車、奇瑞汽車研發(fā)的自主品牌車型也依靠著超級計(jì)算機(jī)的助力加油。用超級計(jì)算機(jī)來模擬“撞車”,不僅節(jié)約了成本,更縮短了研發(fā)周期。這幾乎成了全世界汽車巨頭無一例外采用的法寶。近幾年,中國的汽車廠商也逐漸嘗到了這“虛擬撞車”的甜頭……
2008年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,“曙光4000A”平均利用率達(dá)到了88.5%。通常,80%的利用率已接近極限,即使這樣還有許多單位排隊(duì)等候上機(jī)。而有了“魔方”,上海超算的“腦力”增長了20倍?!笆锕?000A”正在支撐的300多個用戶,將大部分移師“魔方”,包括氣象預(yù)報(bào)、生物藥物、生命科學(xué)、汽車、核電、鋼鐵、新材料、土木工程、物理、化學(xué)、航空、航天、船舶等數(shù)十個應(yīng)用領(lǐng)域。
除了舊有的項(xiàng)目之外,“魔方”還被期待以重任:上海市著力發(fā)展的九大高新技術(shù)產(chǎn)業(yè),如商用飛機(jī)、新材料、醫(yī)藥、重大裝備、新能源以及電動車等六個領(lǐng)域都將依賴高性能計(jì)算技術(shù)。
此外,也許有一天你所搭乘的國產(chǎn)大飛機(jī),不僅機(jī)身設(shè)計(jì)靠的是超級計(jì)算機(jī)的貢獻(xiàn),連出現(xiàn)在你面前的飛行員、空姐排班順序也是超級計(jì)算機(jī)所決定的。隨著乘務(wù)人員和航班數(shù)量的大幅增加,排列組合的可能性也指數(shù)級增加,傳統(tǒng)的Excel已黔驢技窮,因此也要“借腦”來算一算。
“超級計(jì)算機(jī)500強(qiáng)”排行榜中,美國入圍的291臺超級計(jì)算機(jī)中有35臺用于金融企業(yè)或相關(guān)機(jī)構(gòu)。未來,“魔方”將助力上海國際金融中心建設(shè),為金融機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)衍生產(chǎn)品、控制風(fēng)險、提供各種計(jì)算解決方案。
新競賽:每一秒都在追趕
每年兩次發(fā)布的“超級計(jì)算機(jī)500強(qiáng)”排行榜,被譽(yù)為衡量國際高性能計(jì)算機(jī)應(yīng)用狀況的“晴雨表”。去年11月,“魔方”所采用的“曙光5000A”機(jī)型拿到了第十名,而前九名都由美國的廠商制造。包括“魔方”,榜單上中國共有15臺超級計(jì)算機(jī)進(jìn)入500強(qiáng),在發(fā)展中國家名列第一。
“這個榜單隨時都在變化,但中國這幾年的表現(xiàn)非常強(qiáng)勁?!鄙虾3売?jì)算中心高性能計(jì)算架構(gòu)師姚繼鋒說。在“魔方”誕生后,《紐約時報(bào)》一篇評論認(rèn)為中國已跨入全球高性能計(jì)算市場的“第一陣營”。
“每一天,每一小時,每一秒在追趕,在不斷試圖縮小與美、日等國的差距?!笔锕夤究偛脷v軍這樣形容中國在超級計(jì)算機(jī)研究和制造方面的努力。1993年 “超級計(jì)算機(jī)500強(qiáng)排行榜”誕生時,中國內(nèi)地?zé)o一入圍。據(jù)說1990年代初,中石油集團(tuán)因勘探需要引進(jìn)了一臺IBM的超級計(jì)算機(jī),但對方的條件是監(jiān)控這臺計(jì)算機(jī)的用途。中石油不得不專門造了一座玻璃房子,讓美國人24小時監(jiān)控。當(dāng)時的國家科委主任宋健將此事稱為“中國人的奇恥大辱”。
至今,美國仍對中國禁運(yùn)百萬億次超級計(jì)算機(jī)及其關(guān)鍵零部件。中國超級計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程,用歷軍的話是“民族責(zé)任感與商業(yè)價值取向的一種融合”。在今天,隨著高性能計(jì)算從科學(xué)研究逐步擴(kuò)展到金融精算、動漫制作等多個領(lǐng)域,后者的價值更是日益顯現(xiàn)。經(jīng)濟(jì)利益驅(qū)動下,全球超級計(jì)算機(jī)競爭正日趨白熱化。2002 年至2004年,35萬億次的日本超級計(jì)算機(jī)“地球模擬器”始終排名第一,而隨后的四年內(nèi)第一名的速度提升了31倍,接近1100萬億次。目前,日本每秒能進(jìn)行1京(1萬萬億)次浮點(diǎn)運(yùn)算的“通用京速計(jì)算機(jī)”,已在研制中。英特爾公司的高級合伙人斯蒂夫預(yù)測,2018年我們也許可以看到比現(xiàn)在最快的超級計(jì)算機(jī)———運(yùn)算速度達(dá)1000萬次的“走鵑”快1000倍的計(jì)算機(jī)。 [!--empirenews.page--]
中國各地也掀起了競賽。姚繼鋒介紹,深圳、廣州、天津、山東都有建造超級計(jì)算中心的計(jì)劃,其中深圳的華南超級計(jì)算中心、天津?yàn)I海的國家超級計(jì)算機(jī)天津中心,瞄準(zhǔn)的都是千萬億次的運(yùn)算級別。最近,NEC(中國)有限公司也與武漢東西湖區(qū)簽約,將投資7億元打造中部首個超級計(jì)算中心及研發(fā)技術(shù)園。
新挑戰(zhàn):從芯片到軟件開發(fā)
雖然“魔方”已經(jīng)位列全球超級計(jì)算機(jī)的前十位,與運(yùn)算速度最快的IBM“走鵑”差距不過1.5代,但如果從更多的方面考究,這個差距并不止于此。
“盡管主要零部件都實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化,但中國超級計(jì)算機(jī)的中央處理器芯片目前仍依賴國外廠商”,袁俊告訴記者。比如目前中國最先進(jìn)的兩臺百萬級超級計(jì)算機(jī),聯(lián)想的“深騰7000”和曙光的“曙光5000A”,分別采用了英特爾和超威半導(dǎo)體(AMD)的處理器,這兩家都是美國的處理器制造商。在去年中國國內(nèi)的 “超級計(jì)算機(jī)100強(qiáng)”中,95%的處理器來自英特爾和AMD。
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