““天河一号”横空出世”

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“天河一号”数千亿次超级计算机系统

何书远摄

我国首个数千亿次超级计算机系统“天河一号”于近日由国防科技大学开发成功。 在今天上午召开的中国高性能计算机top100组织例会上，该组织公布了2009年度中国高性能计算机前100名的排名，“天河一号”居首位。 “天河一号”有那些好处？ 那个研究开发中的难点在哪里？ 巨大的电脑对国家来说意味着什么？ 就这些问题，记者采访了参与“天河一号”开发的国防科学技术大学计算机系的专家。 13亿中国人均可保存照片 今天上午，在国防科技大学面积近千平方米的巨大机房里，记者看到了“天河一号”。 103台灰色的电脑机柜排列整齐，主机上的小灯闪烁。 在机房里，每个机房的上下两个抽屉式电风扇让机房充满凉风。 在紧张工作的“天河一号”旁边，“天河一号”工程办公室主任李楠向记者介绍了“天河一号”的优越性。 李主任告诉记者，“天河一号”的首要优势是性能高。 高性能首先表现为高运算速度。 “‘天河一号’全年无休的工作量，如果使用目前最先进的双核高性能个人计算机进行操作，则需要160年才能完成。 ”。 另外，高性能也是其存储量巨大，“天河一号”的存储量可达1pb。 “给全中国13亿人拍高分辨率的数码照片，就可以全部保存在‘天河一号’上。 ”。 另外，“天河一号”性能很高。 “其性能的高低一般是指是否节能，即单位计算的性能需要多少资源。 参照国际高性能计算机性能绿色500组织2009年6月公布的排名，“天河一号”排名第五。 这表明“天河一号”的能源效率在世界上处于领先地位。 ”。 其第三个优点是高安全性。 李主任告诉记者，安全性对任何计算机都很重要，“特别是对巨型计算机来说，其客户主要是大型石油公司、气象预报部门、各大银行系统等，这些机构对新闻安全的要求非常高。” 李主任表示，作为普通网络pc机，管理员拥有浏览权限，可以访问互联网上任何计算机的内部。 但是，在“天河一号”中，客户只是自己掌握了密码，系统管理员无法进入客户的新闻系统看到任何新闻。 “例如，如果一个顾客拥有‘天河一号’的录用权，那么一个个人在银行租用保险箱，唯一的钥匙就在这个身上，银行的工作人员和其他任何人都不能打开这个柜子。” “天河一号”的第四个好处是容易采用。 天河一号在设计中使用了刀片结构，每个机位包含32个可拉出的刀片，这些刀片上都安装了电路板。 “如果一个刀片的某个地方发生故障，计算机的错误自我检查系统会快速定位和定位发生错误的刀片。 然后，工作人员可以迅速将其拉出进行维护。 另外，“天河一号”虽然体积巨大、业务原理多而复杂，但其操作界面与普通的pc机相似，操作简便，而且与大多数国际通用的软件兼容。 巨型计算机难以研制 在当今世界，高性能计算已成为理论和试验之外的第三种科学研究手段，是推动科技创新和经济社会快速发展的战术高科技。 各大国纷纷投入巨额资金开发超级计算机系统，提高综合国力和科技竞争力。 2009年6月发表的世界超级计算机500强( top500 )中，美国有291个席位，欧洲有145个席位，亚洲有10多个席位。 和发达国家相比，我国不仅计算能力相差一位数，安装机的数量也非常远。 那么，为了开发“天河一号”这样的巨型计算机，研究者面临的最重要的技术难点是什么？ “天河一号”工程的重要参与者、国防科技大学计算机学院教授李思昆告诉记者，任何巨型计算机的开发都必须处理以下几大课题。 首先，在体系结构方面。 一台计算机从100万次上升到数千亿次，不仅仅是数字的变化，其体系结构需要巨大的创新和调整。 “如果原来是10人的话，那么现在相当于100到1000人完成一项事业。 每个员工如何分配，人与人之间如何分工合作，如何互联协调，就变得极其重要。 否则，要保证1000个个体的从业效率高于100个个体就不容易了。 这1000个个体的内耗较大或需要频繁返工，工作效率很可能低于100个个体。 ”。 为了应对这些问题，有必要设计这几千个部件能够和谐地相互连接的系统。 第 个是如何应对错误。 李教授告诉记者，“天河一号”有1万多个零部件，从科学的角度来看，故障是不可避免的。 “这需要设计一种机制，防止某个部件的错误影响整个系统的运行，并且可以尽快发现错误并排除。” 第 个是处理功耗问题。 巨大的计算机功耗非常大，即使是性能已经很高的“天河一号”，其每小时的功耗也达到了1280千瓦/小时。 一位美国科学家曾说过:“如果不处理能源消耗问题，巨大的计算机只能建设成核电站。” ”。 美国打算在海边建设未来的巨大计算机。 因为核电站需要用海水冷却核反应堆。 在巨型计算机和国计民生相关的 “天河一号”室的显示屏前，记者看到了“天河一号”计算预报的2009年8月9日袭击台湾的“莫拉克”台风的趋势图。 从这部动画中可以清楚地看到台风的中心、中心风力和趋势，但这次的预报和之后的实际情况几乎一样，被证实了准确率极高。 除 气象预报行业外，巨型计算机在许多与国计民生相关的重要行业中发挥着重要的作用。 “天河一号”工程重要参与者、国防科技大学计算机学院窦文华教授向记者表示，美国总统新闻技术顾问委员会2005年6月向总统提交的报告指出，计算科学对国家保持科研指导地位、提高经济竞争力、维护国土安全发挥了重要意义。 该委员会确信计算科学是21世纪最重要的技术行业之一。 因为它对整个社会的进步起着基础性的作用。 另一方面，美国国家研究委员会计算机科学通讯部2004年11月也表示，为了满足美国当前和未来的诉求，政府机构与国会一起加快超级计算的快速发展，是国家确保多种强大的硬件和软件供应方面的第 这两个报告充分表明，美国和世界各国在快速发展巨型计算机方面的重要作用。 另外，李楠主任通过几个例子向记者展示了巨型计算机在国计民生各重要行业的支撑作用。 在制药行业，在巨型计算机出现之前，一种新药的诞生经历了原理研究、动物实验、志愿者实验等几个步骤，整个研发周期为15年左右。 目前，许多基础性实验和计算工作由巨大的计算机完成，新药的开发周期可以缩短到3~5年。 “一种新药可以改变人类的命运，比如青霉素，以其广谱抗菌能力，拯救了无数人的生命。” 在飞机制造行业，巨型计算机也发挥着不可替代的作用。 过去，飞机为了弄清外形，需要在风洞中进行很多实验。 “例如，某型波音在成型之前在风洞中进行了3年的定型试验。 目前，由于巨大的计算机强大的计算能力和模拟技术，大量的实验可以通过计算机计算和模拟来省略，周期可以缩短到3~6个月。 ”。 在石油勘探行业中，巨型计算机也发挥着重要的作用。 李主任说，1983年发售的“银河1号”巨型计算机是为石油勘测开发的首要目的。 “我们当时从美国进口相关的计算机，但是美国人不允许我们进入核心控制室。 所以，国家决心制造自己的巨大计算机。 ”。 可见，“天河一号”的诞生，是我国高性能计算机技术快速发展的又一重大突破，是国家和军队新闻化建设的又一重要成果，是我国超级计算机研发能力实现了百万次到千万次的重大飞跃， 中国成为继美国之后第二个能够研究数千亿次超级计算机系统的国家，对提高综合国力具有重要的战术意义。 另外，他还介绍说，“天河一号”将于今年年底至明年在天津滨海新区安装部署。 投入使用后，国家超级计算天津中心成为我国第一个拥有数千亿次计算能力的超计算中心，也是世界少数拥有数千亿次计算能力的超计算中心之一，有力地推动了天津滨海新区高新技术服务产业的快速发展和高端新闻产业的快速发展。 本报10月29日长沙电