我对“神威·太湖之光”型号超级计算机性能调查

我对“神威·太湖之光”型号超级计算机性能调查

1.系统发布时间，研制周期，研制单位，经费。

2.系统硬件组成。

3.系统软件组成。

4.系统应用领域。

5.与其他系统的比较分析。

系统发布时间

2017年5月，中华人民共和国科学技术部高技术中心在无锡组织了对“神威·太湖之光”计算机系统课题的现场验收。专家组经过认真考察和审核，一致同意其通过技术验收。“神威·太湖之光”超级计算机正式发布。

研制周期

它是根据国家科技部863计划研制的，研制周期用了接近3年，但之前的预研时间无法估算。

研制单位

神威·太湖之光超级计算机是由国家并行计算机工程技术研究中心研制、安装在国家超级计算无锡中心的超级计算机。

经费

不详

系统硬件组成

与此前“天河二号”使用的是英特尔至强处理器和XeonPhi协处理器不同，“神威·太湖之光”首次使用的是“中国芯”。这块“中国芯”就是5厘米见方的薄块“申威26010”，它集成了260个运算核心，数十亿晶体管，达到了每秒3万多亿次计算能力。

神威·太湖之光超级计算机由40个运算机柜和8个网络机柜组成。每个运算机柜比家用的双门冰箱略大，打开柜门，4块由32块运算插件组成的超节点分布其中。每个插件由4个运算节点板组成，一个运算节点板又含2块“申威26010”高性能处理器。一台机柜就有1024块处理器，整台“神威·太湖之光”共有40960块处理器。每个单个处理器有260个核心，主板为双节点设计，每个CPU固化的板载内存为32GBDDR3-2133。

系统软件组成

整机采用高密度运算超节点和高流量可扩展复合网络架构，实现全系统高效可扩展与并行运行；采用层次包容、分级自治的软硬协同容错体系，实现整机系统的高可用；通过面向典型应用和机器结构的编译优化、自适应精细平衡调度等技术，实现应用软件的高效运行。

系统应用领域

以清华大学为主体的科研团队首次实现了百万核规模的全球10公里高分辨率地球系统数值模拟，将全面提高我国应对极端气候和自然灾害的减灾防灾能力；

国家计算流体力学实验室对“天宫一号”返回路径的数值模拟将为“天宫一号”顺利回家提供精确预测；

上海药物所开展的药物筛选和疾病机理研究，大大加速了白血病、癌症、禽流感等方向的药物设计进度。

戈登贝尔奖获奖的谜底终于在美国盐湖城举行的国际超算大会（SC16）上揭晓。中科院软件所杨超研究员与清华大学副教授薛巍、付昊桓等人联合北师大组成的研究团队凭借在“神威·太湖之光”上运行的“全球大气非静力云分辨模拟”应用一举摘得该项锦标，实现了我国高性能计算应用成果在该奖项上零的突破。此次全球共有6项应用成果入围“戈登·贝尔”奖最终提名，其中3项都是依托“神威·太湖之光”完成的。其余2项应用分别为国家海洋局海洋一所与清华大学合作的“高分辨率海浪数值模拟”和中科院网络中心的“钛合金微结构演化相场模拟”。两项应用成果入围2017年度“戈登·贝尔奖”提名，2016年的一项应用成果已经获奖，填补我国在这个被称为高性能计算应用领域的“诺贝尔奖”上的空白，“神威·太湖之光”在应用方面的进步令人意想不到。

神威·太湖之光”一年来的利用率已经超过50%，累计拥有几百项应用课题，目前有一些重大项目正在“神威·太湖之光”上进行全机调试，比如2016年“戈登·贝尔奖”获奖应用“全球大气非静力云分辨模拟”，还有一些应用目前正在“神威·太湖之光”上一边进行小规模调试，一边排队等待更大规模应用的档期。目前，包括国家气象局等多个国家专业机构与研究院所都在“神威·太湖之光”上开展应用研究，并进一步与国家超算无锡中心寻求全面合作。

超级计算在科学与工程领域应用最早、最广泛，应用效果最显著，已同理论研究和科学实验一起成为人类探索未知世界的三大科学手段，被称为支撑科学发现的第三个支柱。“神威·太湖之光”对我国科技创新和经济发展具有十分重要的作用。目前，应用领域涉及天气气候、航空航天、先进制造、新材料等19个方面，支持国家重大科技应用、先进制造等领域解算任务几百项，一年来共计完成200多万项作业任务，平均每天完成近7000项。据付昊桓介绍，“神威·太湖之光”已经应用于代表未来“黑科技”发展方向的研究领域，比如“人造小太阳”，也就是核聚变发电的相关理论与实验方面的模拟。

中国航空、航天的相关研究机构目前正与无锡超算合作进行C919大飞机多种飞行状态的模拟，以及天宫系列航天飞行器的飞行状态模拟。山东的一家公司还在利用“神威·太湖之光”的超强能力进行动漫制作。据介绍，这样不仅可以制作出更加逼真的动漫渲染效果，而且可以大幅缩短制作周期。

除此之外，国家超算无锡中心还在考虑如何服务地方经济发展。中心希望能更好地支持当地制造业的发展，将国家超算无锡中心建成江苏省一个产业科技创新中心。目前，中国制造业的大部分应用软件都是国外的商用软件，在这方面国家超算无锡中心也在布局，例如已与远景能源展开了格林威治智慧风场平台建设，同时还在汽车制造业、船舶制造、新药研发等方面开展研究。

与其他系统的比较分析

虽然中国在处理器的研制上取得了突破，但我们并非掌握了所有核心技术，依然任重道远。”谈及中国超级计算机发展的未来时，钱德沛这样认为，目前与“中国芯”的超级计算机配套的其他硬件及软件系统国产化程度还需提升，这对将来的推广应用有很大影响。

国家并行计算中心的相关科研人员表示，虽然中国的超级计算机发展取得了很大成果，但其中需要解决的技术关键环节非常多，以能耗为例，“神威·太湖之光”一年的用电量达到15兆瓦时，相当于3个清华大学的用电量。以现有技术即使能够实现百亿亿次，其能源消耗恐怕也承受不起。