国产高性能计算机曙光“星云”勇夺全球排行榜亚军

每秒千万亿次的心跳

国产高性能计算机曙光“星云”勇夺全球排行榜亚军

    本报记者 徐建华/文

   每秒系统峰值达3千万亿次(3PFlops)，每秒实测Linpack值（国际标准的超级计算机测试方法）达1271万亿次——当我国首台实测性能超千万亿次的超级计算机——曙光“星云”高性能计算机系统正式揭开其神秘面纱之后，其超千万亿次的计算能力再次刷新了中国高性能计算的最高速度。

   1271万亿次/秒的运算速度意味着什么？意味着“星云”运算1秒，等于一部普通个人电脑运作7小时；它运算1小时，就等于普通电脑运作3年。

   从1995年曙光1000的每秒25亿次到今天“星云”的每秒3000万亿次，我国高性能计算机的峰值已经翻了100万倍。这其中，我国的高性能计算机不仅成功地洗刷了曾经“玻璃房子”带来的耻辱，更成功地实现了从十万亿次、百万亿次再到千万亿次的不断超越。

    震惊世界的“中国速度”

   2010年6月1日，我国首台实测性能超千万亿次的超级计算机——曙光“星云”高性能计算机系统正式在京亮相。

   这个在国家“863”计划重大专项支持下，由曙光信息产业（北京）有限公司、中国科学院计算技术研究所、国家超级计算深圳中心共同研制，由曙光集团天津产业基地制造的“大家伙”，是一款我国拥有自主知识产权的超千万亿次超级计算机，也是国内首台实测性能超千万亿次的超级计算机，其每秒系统峰值达三千万亿次，每秒实测Linpack值达1271万亿次。

   “超级计算机中有‘星群’概念，与以往集群不同，星群的每一个节点都很强，这样汇聚起来就像一个灿烂的光球。另外，云计算现在是热门的概念，而超级计算机是云计算的重要组成部分，‘星云’在投入运行之后将担当云计算中心的重要角色。这就是曙光千万亿次超级计算机命名为星云的原因。”曙光公司总裁历军详细解释了“星云”名称的来历。

   更令中国高性能计算机行业感到自豪的是，在德国时间2010年5月31日公布的第35届全球超级计算机TOP500排行榜中，“星云”排名第二，创造了中国高性能计算机全球排名的最好成绩。

   与此同时，另一台中国的高性能计算机“天河一号”同样挤进排行榜的前十位（TOP10），位列第七。一下子有2台中国的高性能计算机位居排行榜的前十位，尚属首次，中国的高性能计算机发展的成就令世界侧目。

   美国《纽约时报》撰文称，该事件凸显了中国在科技领域日益增长的实力和雄心。在文章中，接受《纽约时报》记者采访的美国劳伦斯伯克利实验室的科学家霍斯特·西蒙指出：“唯一清楚的发展是中国人正在挑战最高端的超级计算机”。田纳西大学计算机科学家杰克·唐加拉(JackDongarra)则表示：“到今年年底，中国的超级计算机运算能力可能超过欧盟各国的综合，而且其系统可能夺得500强的榜首位置，为此我不会感到吃惊。”唐加拉是组织超级计算机500强排行的研究者之一。

   排行榜TOP500是全球最权威的超级电脑排名榜，该榜以超级电脑系统Linpack测试值为基准进行排名，每年发布两次。根据TOP500，目前全球500强超级计算机有282部在美国，114部在欧洲(其中英国拥有38部，法国拥有29部，德国拥有24部)，24部在中国，18部在日本，5部在印度。

   “如果说曙光5000标志着我国超百万亿次计算机的里程碑(TOP500第10名)，那么今天‘星云’超算进一步将中国高性能计算实力提升至超千万亿次(每秒1270万亿次以上，Top500第2名)，再次书写了传奇。”历军说。

    自主创新的延续

   据曙光研发中心总经理邵宗有介绍，除速度外，曙光“星云”还有基于自主研发的“四高二低”的技术亮点。

   所谓“四高”，指的是高性能——“星云”系统实测峰值达每秒1271万亿次(每秒执行1271万亿条指令)，使其成为亚洲和中国第一台、世界第三台实测性能超千万亿次的超级计算机；高效能——采用了自主设计的HPP体系结构、高效异构协同计算技术，高效易用的编程环境，极大方便用户操作应用；高可靠——采用全冗余设计，无单一故障点，在对系统Linpack（国际标准的超级计算机测试方法）测试中，“星云”表现出它的极高稳定性和可靠性；高密度——在对单柜测试得出，“星云”单柜峰值高达25.7TFlops，成为国内同类系统单位面积计算峰值最高的计算机。

   “二低”则指的是低功耗——每瓦能耗实测性能超过4.98亿次，成为目前是国内最绿色的超级计算机；低成本——“星云”系统遵循中国HPCSC（中国电子工业标准化协会－高性能计算机标准工作委员会）标准，实现专用计算机关键部件的标准化和产业化，大大节省了用户产品扩容成本。

   “这台计算机的功率，是在全球领先的。‘星云’系统的性能价格比也远远高于同类计算机（排名第一的Cray X5‘Jaguar’成本约为10亿元）。而且这个机器的占地面积也很小，只有600平方米。”曙光公司董事长、中国工程院院士李国杰表示：“‘星云’超级计算机的每一个刀片服务器，乃至浮点加速卡、软件系统都是自主创新的成果——其组装密度已经超过了世界上任何一台高性能计算机，中国人是有能力来用好世界上最高性能的计算机。”

   我国的高性能计算机一度遭遇到了西方国家的严格禁运。禁运，实际上就是人家担心高性能计算机引进之后用于敏感的军事项目。上世纪80年代末、90年代初，我国引进的高性能计算机遭遇到“玻璃房子”的耻辱，买到的计算机要在别人的监控下使用、运作，而且还必须要为这种使用和运作付出极高的成本和代价。

   “这个历史已经一去不复返了，现在不但我们自己有机器，而且我觉得自主机器的自主可控已经为时不远。不能说在整个计算机界，但是在高性能计算机这个领域，可以做到自主可控。”李国杰说：“对我国计算机的研发能力，有一些不太正确的看法，有些人认为中国的计算机科研人员只会做简单的研发工作，也有些人认为高性能计算机没有什么高技术，用户自己都可以做，我觉得这些看法，不是尊重客观事实的。”

   据了解，“星云”系统的核心部件采用了曙光公司自主研发的最新一代刀片服务器曙光TC3600，是全球第一款同时支持HPCSC并兼容SSI国际开放性标准的刀片服务器系统，实现了我国刀片服务器产品的标准化。

   此外，“星云”系统还应用了曙光自主研发的高速交换模块、大规模系统管理和调度系统、高性能计算机安全系统等多项领先技术，使曙光“星云”成为中国自主可控的高性能计算机系统。而且曙光“星云”是中国第一台面向未来“云计算”环境设计的超级计算机系统，强调系统的均衡设计和资源动态调度能力，将成为我国新一代超级云计算中心建设的主力机种。

    产业竞争力是关键

   在科技飞速发展的今天，高性能计算机已然是国家科技实力的重要标志，更是支撑国家尖端科研项目的重要装备。随着科技的迅猛增长与社会经济的高度发展，高性能计算机日益成为现代社会运行的基本支柱。两弹一星、载人航天等重大项目、国家科技创新、经济腾飞等社会进步都离不开高性能计算机的支撑。

   据了解，“星云”高性能计算机系统预计2010年底安装在国家超级计算深圳中心——我国首个超千万亿次级超级计算中心，使我国超级计算能力位居亚洲首位，跻身世界前列，为我国华南、港澳乃至全国用户提供计算服务和信息服务。“作为深圳市建市以来投入最大的公共科技基础设施项目，‘星云’落户国家超级计算深圳中心，将会在深圳特区的科技、经济和社会发展中发挥出巨大作用，有力推动深圳市向工业化、城市化、现代化转型的进程。”深圳市人民政府副秘书长高国辉说。

   对于很多人质疑这类超级计算机应用是否跟得上的问题。历军表示，曙光5000“魔方”以20倍的计算性能提升取代了曙光4000。而进驻上海超算的当天，“魔方”就挂载了30%的负载，去年已经全部满载并开始计算任务排队，可见国内超级计算的需求在不断增长。

   “没有机器，就没有人做应用，也就没有企业来用超算解决问题。”历军认为，“从历史经验来看，曙光每一台机器推出一年之后就满负载运行。因此我们总结出铁律：先有机器，应用才能跟上来，企业才能解决问题。整个高性能计算产业也就发展起来”。

   “我想只有我们的产学研用每一个环节都发挥自己的特长，并且密切合作，中国的计算机产业才走到世界前列的。我们承认现在跟国际上有距离，我希望我们不要把心思放在买多高的机器，关键是怎么样应用，怎么样培养人才，真正使高性能计算机发挥作用，我们在各个城市之间比应用，这才能在促进我们的经济转变上发挥更大作用。”李国杰说。《中国质量报》