有聊丨超算五连冠的天河二号是何方神圣?

有聊丨超算五连冠的天河二号是何方神圣?

  刘芳文丨文

  7 月 13 日,在德国法兰克福召开的“2015 国际超级计算机大会”上,由中国国防科技大学研制的“天河二号”(TH—2)超级计算机系统,再次位列世界超级计算机 500 强排行榜之首。“天河二号”的五连冠地位由此确立。

  何方神圣?

  “天河二号”位于广东的国家超级计算广州中心,是一组由中国国防科技大学研制的异构超级计算机,为“天河一号”超级计算机的“继承者”。

  2013 年底交付使用后,“天河二号”开始对外承担运算项目任务,广泛涉猎实验、科研、教育、工业等诸多领域。它也是国防科技大学承担完成的国家“863”计划和“核高基”国家科技重大专项项目。

  “天河二号”共有 16000 个运算节点,每节点配备两颗 Xeon E5 12 核心的中央处理器、三个 Xeon Phi 57 核心的协处理器(运算加速卡)。累计 32000 颗 Xeon E5 主处理器和 48000 个 Xeon Phi 协处理器,共 312 万个计算核心。

  自 2013 年 6 月起,“天河二号”成为世界上最快的超级计算机。这一霸主地位,至今牢牢未破。

有聊丨超算五连冠的天河二号是何方神圣?

  国之利器,必当自持

  “天河二号”拥有首创的异构体系结构、自主定制的高速互连网络、新型并行编程模型框架等技术创新,它的高速互联系统、容错技术、节能技术、操作系统、前端处理器及软件等都由中国自主研发。

  例而言之,在操作系统上,“天河二号”采用麒麟操作系统与基于 SLURM(Simple Linux Utility for Resource Management,资源管理用单一 Linux 公用程序)的全局资源管理。

  在前端处理器上,“天河二号”的计算节点前端处理器为 4096 颗国防科技大学研发的 FT—1500 16 核心 SPARC V9 架构的处理器,40 奈米制程,运作时钟频率 1.8GHz,热设计功耗 65 瓦,峰值性能 144GFLOPS,主要作运算任务调度管理之用。再如其电源管理附带综合化能耗控制技术,也是由国防科技大学自主开发而成的。

  国之利器,必当自持。2015 年 4 月,美国政府开始禁止美国企业向中国出口与超级计算机相关的技术。鉴于“天河二号”的中央处理器是由英特尔提供的,不少人因此对“天河二号”的前途感到担忧。“天河二号”立志建立起中国自主可控的信息产业体系,加快自主研发步伐的战略势在必行。

  正如超算 500 强排行榜编辑杰克·唐加拉所说,“‘天河二号’系统以利用中国开发的技术而著称,该系统的大多数特色技术都是在中国开发的。”有消息称,国防科技大学已开始对“天河二号”进行系统升级。在不久的将来,采用国产芯片取代英特尔的“天河二号”升级系统,还会将其计算性能再提高一个量级。

  速度超人也亲民

  “天河二号”运算速度的理论峰值为 54.9PFLOPS,实际峰值则为 33.86PFLOPS。如此“独孤求败”的速度,和我们的现实生活有什么联系吗?

  当然有。目前,“天河二号”不仅应用于助力探月工程、载人航天等政府科研项目,还在石油勘探、汽车飞机的设计制造、基因测序等民用方面大展身手。

  与我们普通人关系更密切的是,“天河二号”可以将动漫和 3D 电影的生产速度大大提升。此外,广东省教育厅建起“教育管理公共服务平台”和“教育资源公共服务平台”两个平台,其中包含几十套教育教学业务系统,能为社会提供全方位的决策支持、教育教学管理、教育信息查询等服务,将有效提升教育监管和服务水平。“天河二号”不仅跻身教育管理界,更在新药研发、天气预报等诸多关系到国计民生的领域内风生水起。

  “天河二号”的业界伙伴

  在超算领域,“天河二号”不孤单。先来看看此次 500 强排行榜中,由“天河二号”所领衔的 Top 5 一览表。

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  事实上,以上这个排序已保持了一年多未变动。在此次榜单的前十套系统中,美国占据了一半份额,其余由中国、日本、瑞士、沙特阿拉伯、德国各占据一套。其中唯一一套新系统是沙特阿拉伯的“Shaheen II”(位列第7),位于阿卜杜拉国王科技大学,基于 Cray XC40 超算系统。

  在 500 强中,中国入围 37 套,这个数字和过往相比并不算高,但整体性能变化不大,这或许从侧面证明了中国在超算建设上尚精不尚多,更具理性精神。

  最新有消息称,IBM 将与英伟达(Nvidia)和美国能源部合作,协力建造两座新的超级计算机中心,重点关注于如何充分利用超级计算机的性能。

  在此计划中,到 2018 年,两部命名为 Sierra 和 Summit 超级计算机将投入使用。顶级科技公司加码超算领域,将使这一领域的竞争之火愈燃愈烈,而“天河二号”也将在未来展开霸主保卫战。

  (本文综合了央视等媒体的报道)

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