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■首台全国产CPU和系统软件的千万亿次计算机
■主存储器容量150TB
■峰值运算相当于20万台普通个人计算机
新闻背景
《2011年中国高性能计算机TOP100排行榜》近日发布，排名第二的“神威蓝光”由于全部采用国产CPU引发外界强烈关注。“神威蓝光”获得科技部863计划支持，由国家并行计算机工程技术研究中心制造，于2011年9月安装于国家超算济南中心，全部采用我国自主设计生产的16核CPU（申威1600），系统共8704个CPU，峰值每秒1.07016千万亿次浮点运算，持续每秒0.796千万亿次浮点运算，线性系统软件包测试效率74.37%，总功耗1074千瓦。
超级计算机通常是指由成千上万甚至更多个处理器（核）组成，能胜任普通PC机和服务器不能完成的大型复杂计算课题的计算系统。处于信息技术前沿的超算，一直是国家的重要战略资源，对国家安全、经济和社会发展具有举足轻重的意义。
长期以来，把握超算领先技术的西方国家，对包括中国在内的发展中国家实行了严格的管制，只容许这些国家的计算能力达到国际水平的数百分之一。我国的超算研制起步于上世纪60年代，经过几十年不懈努力，已取得丰硕成果。“银河”、“神威”、“曙光”、“深腾”等一批国产高端计算系统的出现，使我国成为继美国、日本之后，第三个具备独立研制高端计算系统能力的国家。1983年研制成功“银河”亿次巨型计算机，使我国成为能研制巨型机的少数几个国家之一。
“中国芯”引关注，外国专家惊叹水冷系统
10月27日，国家超级计算济南中心正式揭牌。我国首台全部采用国产CPU和系统软件构建的千万亿次计算机系统建成，这标志着我国成为继美国、日本之后第三个能够采用自主CPU构建千万亿次计算机的国家。该中心也成为科技部批准成立的全国3个千万亿次超级计算中心之一。
“神威蓝光”的问世，再次引发业界强烈关注，这个超算系统有哪些特别之处？又有哪些亮点？记者就此采访了业界相关专家。
中国科学院软件研究所研究员、中国计算机学会高性能计算专委会秘书长张云泉介绍，“神威蓝光”拥有四大亮点：一是全部采用国产CPU，是我国历史上首台全部采用国产CPU的千万亿次超级计算机；二是稳定性较好，测试Linpack全过程9个多小时无故障，测试三次就能出一个Linpack测试结果；三是让外国专家感到“吃惊”的水冷系统——通过水在冷板内部的封闭水循环带走主板热量，几乎不损耗水且无噪音，先进环保；四是高密度封装，一个机仓可装入1024个CPU，千万亿次规模仅需要9个这样的机仓就可以轻松实现。
“‘神威蓝光’就像一个很乖的‘宝宝’，睡觉从不打呼噜。”张云泉笑着说，“当时旁边放着一台国外处理器搭建的超算，噪音就很大，对比很鲜明。”为什么会没有噪音？国家超级计算济南中心主任顾卫东告诉记者，那是因为“神威蓝光”的液冷系统发挥作用，“就像三明治夹心，水冷板被紧紧地夹在两块CPU板中间，无缝同步散热，所以尽管CPU高速运行，却听不见风扇的噪音。”
“神威蓝光”主存储器容量150TB，相当于6个国家图书馆藏书量，每秒峰值运算可达1.07千万亿次，用顾卫东的话来说，这“相当于20万台普通PC（个人计算机），且功耗极低”。
打破国际垄断，超算核心部件实现自主可控
“中国芯”是“神威蓝光”的核心意义所在。
张云泉坦言：“如果高速网络和CPU这两个超级计算系统的核心部件我们都能够实现国产化，就意味着我们的超算实现了自主可控。‘神威蓝光’的出现使得我国成为继美、日之后第三个能够采用自主CPU构建千万亿次计算机的国家。下一步我们要继续加大投资，支持研发，一代代超算做下去，加上我们的成本优势，相信我们的竞争力会越来越强，未来甚至有希望实现国际出口。”
“掌握核心技术对于打破国际垄断，增强国家综合实力，提高人民生活质量有重大意义。”谈到这一点，北京应用物理与计算数学研究所资深并行专家袁国兴很是感慨，“现在国外对核心科技保护得很厉害，好的计算机是不会卖给我们的。我们有了自主研发的能力，就不用再受制于人了。”
“这无疑具有划时代的意义。”国家863计划“高性能计算机及其核心软件”重大专项总体组组长钱德沛教授用手重重地比划了一下说。但他也同时强调，在目前这个国际分工各展其长、各取所需的时代，不必太过强调“国产化”，从长远来看，以国产核心技术为依托，自主研发出成熟的、拥有源代码并形成良性产业链的操作系统及应用软件，软硬结合，互相促进，国产高性能计算机才能摆脱过去长期存在的“大机器、小应用”的尴尬境遇。
重在实际应用，中国超算还有相当长的路要走
“超级计算机能做什么？”是老百姓问的最多的问题。
“用途太多了，”顾卫东向记者介绍说，作为经济总量居全国前列的山东省，经济社会发展迅速，随着“山东半岛蓝色经济区”和“黄河三角洲高效生态经济区”两大国家发展战略的实施，山东省在生物医药、海洋产业、现代农业、现代制造业等重点产业对超级计算都有非常迫切的需求。为促进“神威蓝光”千万亿次系统的应用，目前山东省已设立“山东省超级计算科技专项”。
“虽然从直接运营情况来看，超算解决的多是大的挑战性问题，其高端应用也确实局限于某些特定领域，但不能否认，超算与老百姓的生活也是紧密联系的。天气预报、汽车飞机的优化设计、支撑网络游戏的信息服务、电影特效、现代物流等，这些其实都是咱老百姓生活中必须要面对的问题。”钱德沛教授指出。
谈到下一步的应用规划，张云泉认为，经过对“天河一号A”一年多的开放运行测试及“神威蓝光”的问世，我国在超算应用软件的研发方面取得了不少新进展，大规模并行应用软件的研发水平在逐步提高。“下一步我们希望将应用的效果做扎实，看能否利用超算模拟出重要的科学突破，发现新规律，解决更多关系国计民生的重大问题。”
张云泉同时强调，我国超算发展很快，目前国家正加大科技投入力度解决应用短板的问题，各地超算中心也在进行自己的超算布局和发展规划，这次排行榜中，“天河一号A”、“神威蓝光”、“天河一号A—HN”和“星云”等都是在国家超算中心安装的，可见“对超算的总体布局已经初步显现出效果”，但这个过程需要冷静，一定要结合本地的实际情况，形成良性循环的发展模式，而不只是满足于追求排行榜的好名次。
袁国兴指出，“神威蓝光”CPU（申威1600）主频0.975—1.2GHz，落后美国IBM Power依然很多，无论是在硬件发展，还是系统、应用软件研发和投资匹配，编程环境，超算“高效能”等问题上，我们都还有相当长的路要走。
“我国超算的硬件水平已经跻身世界前列，系统软件与应用软件的跟进尤为迫切，而这需要政府与科研多股力量的合力推动。只有通过持续的努力，才能获得理想的效果。简而言之，我们还有相当长的路要走。”采访的最后，钱德沛教授意味深长地说。
（光明网记者 张 薇 曾繁华）
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