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它运算一小时,13亿中国人要算1000年 速度世界第一,2015年可达10亿亿次/秒


来源:新快报

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天河二号的用户主要是三大类:第一类是政府。政府采用购买服务的方式,进行智慧城市等专属性应用;第二类是扶持性的公益应用。大学、科研机构以及中小企业都可以优惠的价格使用;第三类是开放性的商业应用,面向全社会开放。与超算中心近在咫尺的生物岛,会有很多的潜在应用。”

原标题:它运算一小时,13亿中国人要算1000年 速度世界第一,2015年可达10亿亿次/秒

●"天河二号"机房位于超算中心二层(三层为中空设计),机房主要由170个高约2米宽约1米的黑色柜子排列组合而成,分别是125个计算机柜、8个服务器柜、13个通信机柜、24个存储机柜,总占地面积720平方米,如果全部拆开可以装满60辆货柜车。

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●"天河二号"计算阵列全景示意图。

●技术篇

天河二号的用户主要是三大类:第一类是政府。政府采用购买服务的方式,进行智慧城市等专属性应用;第二类是扶持性的公益应用。大学、科研机构以及中小企业都可以优惠的价格使用;第三类是开放性的商业应用,面向全社会开放。与超算中心近在咫尺的生物岛,会有很多的潜在应用。”

——广州超算中心常务副主任卢泽新

在一群砖红色的房子之间,它看起来并不出众,跟周边的教学楼相差无几,唯一的区别是它还没有挂上标牌,但谁都知道这将是广州大学城里最有名的一栋楼。

这栋楼里面装着一个旷世奇宝,其身价近20亿元,可能比周边所有房子的造价之和还要多;它的肚量很大,相当于240个国家图书馆的存储量;其食量更是惊人,一天可以吃下30万元的电费,顶得上大学城五所大学的用电之和,也差不多是广州城每日耗电量的1/500。

那个宝贝是什么?是一台用于“算数”的计算机,但不是普通计算机,而是超级计算机,学界人称“天河二号”,江湖人称“神算子”,安放它的房子就是国家超级计算机广州中心。

“一台拥有很多CPU、很大硬盘的巨型电脑”

它看上去没有三头六臂,只是由170个高约2米的黑色柜子排列组合而成,分别是125个计算机柜、8个服务器柜、13个通信机柜、24个存储机柜,总占地面积720平方米,如果全部拆开可以装满60辆货柜车。你可以偷懒地把它理解成一台拥有很多cpu、很多主板、很大硬盘的巨型电脑,只不过它不是用来看碟和打游戏的,而是用于汽车、高铁与飞机设计。

“神算子”现在以“算数快”闻名于世界,最多可以一秒钟算5.49亿亿次,是一台个人电脑(主频2Ghz)的两千万多倍,它算一个小时,13亿中国人要用普通计算器一起算一千年。目前为止,它应该是这个世界上算数最快的家伙,美国人和日本人都要羡慕嫉妒恨。

它为什么这么快?首先因为它的计算核心足够多,“天河二号”拥有32000颗主CPU和48,000个协处理器,共三百多万个计算核心。那么,把十万台个人电脑用一根网线连在一起,可不可以也算做一台超级计算机?答案是否定的,这台“拉郎配”式的个人电脑集群只能做一些相对“小儿科”的事情,比如帮谷歌公司解决一下网民的搜索请求,但无法完成更大的任务,比如常见的如气候预测、新材料设计等。

“简单堆芯片并不能堆出超算机”

不少人有一种误解,认为超级计算机就是“堆芯片”,堆的数量越多,计算速度就越快。这个说法貌似有些道理,但”堆芯片“并不能达到1+1=2的效果。俗话说“三个和尚没水吃”,管理沟通的效率决定了大团队协同的效果。广州超算中心的张理论博士介绍,自然界和人类社会很多事物内部存在着复杂的依赖关系,如在气候预测中,大气在各个空间位置上的运动状态(如风速、气压)不是孤立的,而是与相邻相近的位置存在密切相关。真正意义上的超级计算机,就是要解决这种具有强内部关联度的全局性运算。

如何让所安装的数以万计的CPU的性能最大化地发挥出来,实现1+1大于2,是研发超级计算机最核心的技术之一。因此,超级计算机就像一个管理协同效率极高的浑然天成的大兵团。处理器与计算核心越多,相互之间的协作就越困难,技术瓶颈也会越多。“天河二号”两次位列世界计算机top500榜单第一名,这意味着在超级计算机整体技术上,中国人已走在世界领先行列。

“谁也无法预测超算机的速度极限”

超级计算机究竟能有多快?张博士介绍,“天河二号”的计算速度在2015年可达每秒10亿亿次,差不多是现在的两倍,但是谁也无法预测超级计算机的极限速度,人类对计算机运算速度的追求也是没有止境的,即便是今天最快的计算机,它对大气变化的模拟图也与真实世界有相当距离。本质上,超算机只是一个相对概念,你现在的手提电脑,放在20年前,就等于是当时的一台超算机。

事实上,虽然“天河二号”的计算速度已经问鼎全球,在整体实力上,中国的超算机还与美国有不小差距。根据今年6月公布的数据显示,美国拥有全球500强计算机中的253个,比其他国家的总和还要多,中国大陆则有65个位居第二,日本以30个位列第三,英法德则分别位列第四至第六位。

另外,一台好的超级计算机除了取决于好的架构设计,还取决于有没有好的芯片。而现今世界上几乎所有超级计算机的芯片都被因特尔、AMD和IBM三家公司垄断。公开资料显示,“天河二号”采用了32000颗因特尔12核XeonE5主处理器和48,000个XeonPhi 协处理器,而使用中国国产的FT-1500型16核芯片只有4000多颗,总数为全部处理器的5%。

不过,超算机用外国芯片其实无伤大雅,不唯中国,全世界大部分国家的超级计算机都在使用美国芯片。如果确有必要,当然也可以全部采用国产CPU,但受限于国家整体的工业设计水平还不够高,这样做的代价可能是CPU安装数量更多、能耗更大,效率经济性和稳定性降低。

“中国超算机实用性上与欧美有差距”

相比而言,中国超算机目前真正的问题在实用性方面。公开资料显示,中国目前的超级计算机在高铁、汽车、制药、ISP、地理科学、气象预测等各个领域已有广泛的运用,但在运用的深度上还与欧美存在差距,例如中国的天气预报目前一般在7天左右,但欧洲则可以预报近十天的天气情况,一个原因就是他们的数据模型更准确,可以更有效地使用超级计算机。

不过,在张博士看来,这些问题会随着中国大力发展超算中心而逐步解决。广州超算中心已通过专家评审,将成为继天津、深圳、长沙、济南之后的第五个“国家超级计算中心”,这意味着越来越多的城市开始重视超级计算机的研发与应用,越来越多的行业与企业将会因此受惠。

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2014年1月1日,4.2.0全新版本即将上线,敬请期待

标签:主频 个人电脑 处理器

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