“天河一號”躍居世界榜首

當地時間2010年11月16日下午，美國新奧爾良市，在超級計算機2010國際會議上，國際超級計算機TOP500組織正式發布了第36屆世界超級計算機500強排行榜，國防科學技術大學研制的“天河一號”超級計算機，以峰值速度4700萬億次、持續速度2566萬億次每秒浮點運算的優異性能一舉奪得世界冠軍。

在之前舉行的“2010年全國高性能計算學術年會”上，“天河一號”已經登頂《2010年中國高性能計算機性能TOP100排行榜》?！疤旌右惶枴鳖I導小組組長、國防科學技術大學校長張育林教授在接受記者采訪時說：“雖然當時我們對‘天河一號’沖擊世界第一志在必得，但最終得到這一消息時，仍然感到十分興奮，從亞洲第一到世界第一，這是一個歷史性的突破?！?/p>

超英趕美

根據最新TOP500榜單顯示，中國已經成為上榜計算機系統數目第二多的國家，而且世界排名前五的高性能計算機系統中有兩臺來自中國。

中國能夠實現這樣的歷史性突破實屬來之不易，中國科技界、計算機界的科研人員為之奮斗了幾代人。

1983年11月，中國首臺億次巨型計算機“銀河”在國防科學技術大學研制成功，中國從此成為繼美、日之后，能獨立設計和制造巨型機的國家。此后，科研人員們依靠自主創新，相繼研制出“銀河—Ⅱ”、“銀河—III”等一系列巨型機，一步步將中國高性能計算機研制技術推向國際前沿。

“巨型計算機的發展規律是每10年性能提高1000倍。2000年的國際先進水平是萬億次，那么到2010年左右將會達到千萬億次。所以，要占領制高點，我們必須盡快開始研制千萬億次計算機系統。”“天河一號”總設計師、國防科學技術大學副校長楊學軍教授說。

2007年盛夏，第34屆“國際計算機體系結構年會”在美國圣地亞哥召開，楊學軍的論文《64位流處理器體系結構研究》，引起了與會者的高度關注，他們從中看到了突破更高性能計算機的希望——采用“異構協同計算技術”來設計千萬億次超級計算機系統。這一全新的技術很快應用到“天河一號”的研制中，中國科研人員首創了CPU和GPU相結合的異構融合計算體系結構。據了解，此次奪冠的“天河一號”就采用了14396顆英特爾至強CPU加GPU加速卡的架構。

對此國際高性能計算專家咨詢委員會的專家高度評價，中國在CPU和GPU相結合的異構超級計算機研究領域已經走在了世界的前列，“中國人在這方面很聰明”。

美國斯坦福大學計算機系主任比爾#8226;戴利教授說：“天河計算機采取的CPU與GPU融合的結構，代表了未來高性能計算機的發展趨勢。這種結構雖然不是惟一的解決方法，但目前看來是最好的。”

“‘天河一號’一期系統研制成功，證明我們設計的新型體系結構達到了預期效果。它還有進一步拓展提高的空間。我們迅速組織力量開展技術升級與綜合優化，著手擴建二期系統。”“天河一號”常務副總設計師、國防科學技術大學計算機學院院長廖湘科教授說。

重在應用

“天河一號”落戶在天津市濱海新區的國家超級計算天津中心，走進中心的機房可以看到，“天河一號”被安裝在140個機柜中。而“天河一號”投入使用，標志著中國擁有了首個千萬億次的超算中心，該中心也成為世界上少數幾個擁有千萬億次計算能力的科研和公共服務機構之一。

目前，“天河一號”已在石油勘探、高端裝備研制、生物醫藥、動漫設計、新能源、新材料等領域獲得了成功應用，先后為20多個用戶單位提供了高性能計算服務。

沒有金剛鉆，攬不來瓷器活?，F在中國有了“天河一號”這樣頂尖的超級計算機，如何把這個“金剛鉆”用好，就成為了中國高性能計算領域的最核心問題。

上海超級計算中心的首席科學計算工程師、高性能計算應用技術部經理王濤博士向記者列舉了一組數據，美國橡樹嶺國家實驗室科學計算作業中，運行在3萬個CPU之上的任務占到了50%，而在上海超算，60%的科學計算運行在16個核以下。“中國HPC的應用水平與國外先進水平還有很大差距?！彼f。特別是當前CPU加GPU的混合架構方興未艾，如何將GPU用好，不僅編程困難，計算效率也是個難題。

而在“2010年全國高性能計算學術年會”上，還有專家表示，他們測試發現，混合架構的超級計算機一旦GPU加速打開，很容易使系統溫度升高，溫度一高系統性能就會下降。

另外，目前國內混合語言編程技術大賽的參加者，大都是高等院校的師生，缺少高性能計算產業內中堅力量的參與，中國在混合語言編程技術方面仍舊還有很長的路要走。

英特爾數據中心事業部、亞太和中國區高性能計算/工作站方案架構師何萬青博士參與了“天河一號”立項，以及之后的跟進與調優的工作。在他看來，中國高性能計算產業還是要“應用為先”，采用何種架構的超級計算機，應該根據用戶的應用特點來選擇?！伴L期以來英特爾就有一個團隊，專門幫助用戶根據應用的特點進行測試、調優，以便他們在選擇或建設高性能計算機時，能夠找到最適合自身特點的架構和平臺?！焙稳f青說。

“如何把這些世界一流的超級計算機用好，將會是未來一個重要課題?！敝袊嬎銠C學會高性能計算專委會秘書長張云泉在發布《2010年中國高性能計算機性能TOP100排行榜》時告訴記者，今后一段時期內，中國高性能計算機的性能將會進入平穩發展期，整個中國高性能計算產業將會把更多的精力投入到提高高性能計算應用水平方面。

“天河一號”凝聚了中國科研人員幾代人的心血。