花費(fèi)不足80萬元，占地只有一臺(tái)家用冰箱，你能想象這是一臺(tái)萬億次計(jì)算機(jī)嗎？

　　近日，我國首臺(tái)采用國產(chǎn)高性能通用處理器芯片“龍芯2F”的萬億次高性能計(jì)算機(jī)“KD-50-I”在中國科技大學(xué)研制成功，并于日前通過了以王守覺院士為主任的專家委員會(huì)的鑒定。它的理論運(yùn)算峰值為10080億次/秒，這是我國高性能計(jì)算機(jī)國產(chǎn)化的一次重要突破。

　　國產(chǎn)萬億次高性能計(jì)算機(jī)是怎樣研制成功的？為何取名“KD-50-I”？處理器芯片咋樣？讓我們聽聽項(xiàng)目負(fù)責(zé)人陳國良院士對(duì)國產(chǎn)萬億次高性能計(jì)算機(jī)的釋疑。

　　為何取名“KD-50-I”？

　　“我們給這臺(tái)高性能計(jì)算機(jī)命名為‘KD-50-I’，其中‘KD’是科大的簡(jiǎn)稱，‘50’意味著2008年中科大的50周年校慶，‘I’就是第一臺(tái)的意思，希望在不久的將來，我們能繼續(xù)開發(fā)出基于龍芯3號(hào)多核處理器的高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)‘KD-50-Ⅱ’�！表�(xiàng)目負(fù)責(zé)人陳國良院士介紹說。

　　是怎么出爐的？

　　在已公開報(bào)道的運(yùn)算次數(shù)達(dá)萬億次級(jí)的國內(nèi)超級(jí)計(jì)算機(jī)中，中央處理器芯片主要來自IBM、Intel或AMD等國外公司，尚未見基于我國自主研發(fā)的處理器芯片的萬億次計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的報(bào)道。為滿足一流研究型大學(xué)建設(shè)需要，建設(shè)高水平的公用科學(xué)計(jì)算平臺(tái)，在教育部“985工程”建設(shè)項(xiàng)目的支持下，自2007年5月以來，中國科大計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)系與中科院計(jì)算技術(shù)研究所密切合作，采用代表國內(nèi)當(dāng)前高性能通用處理器設(shè)計(jì)最高水平的64位“龍芯2F”芯片，研制國產(chǎn)萬億次高性能計(jì)算機(jī)。以陳國良院士為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人的研制隊(duì)伍，經(jīng)過幾個(gè)月的緊張工作和技術(shù)攻關(guān)，終于在近日研制成功。

　　處理器芯片咋樣？

　　萬億次計(jì)算機(jī)是體現(xiàn)一個(gè)國家整體計(jì)算機(jī)水平的硬指標(biāo)，而處理器更是最為關(guān)鍵的核心。陳國良院士介紹，“KD-50-I”萬億次計(jì)算機(jī)采用單一機(jī)柜，集成了330余顆“龍芯2F”處理器，理論峰值計(jì)算能力達(dá)到1萬億次，整機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)先進(jìn)，采用了高密度節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)技術(shù)，在高度不到4厘米的1U標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱內(nèi)部緊密部署12個(gè)處理單元，組成1U12P高密度節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)。硬件系統(tǒng)采用了我國自主設(shè)計(jì)的“龍芯2F”處理器、華為自主研發(fā)的千兆以太網(wǎng)交換機(jī)以及曙光服務(wù)器前置機(jī)等。系統(tǒng)軟件以開源軟件為主，具有兼容性強(qiáng)、易維護(hù)、易升級(jí)、易使用等特點(diǎn)。

　　中央處理器(CPU)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心部件，負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)指令的執(zhí)行、數(shù)學(xué)與邏輯的運(yùn)算、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與傳送等。在CPU技術(shù)上，我們跟國外廠商有著較大的差距，缺乏具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的CPU芯片，曾經(jīng)是困擾我國計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)的一大“芯”病�！褒埿�1號(hào)”(英語：Loongson-1)是我國第一款自主開發(fā)的高性能通用CPU芯片，由中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所于2002年研制成功，從而結(jié)束了中國無“芯”歷史。2007年7月底，龍芯2號(hào)系列的升級(jí)產(chǎn)品———“龍芯2F”系統(tǒng)芯片(SoC)流片成功，經(jīng)過兩個(gè)月的嚴(yán)格測(cè)試，沒有發(fā)現(xiàn)任何設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，正式定型。為意法半導(dǎo)體公司提供的百萬片量級(jí)的“龍芯2F”大規(guī)模生產(chǎn)，標(biāo)志著龍芯處理器又躍上了一個(gè)新臺(tái)階，而“龍芯2F”芯片在國產(chǎn)萬億次高性能計(jì)算機(jī)上的應(yīng)用再次見證了我國造“芯”的實(shí)力。

　　有啥優(yōu)點(diǎn)？

　　陳國良院士說，“KD-50-I”具有“三低一高”的特點(diǎn)，首先是低成本，每(運(yùn)算)萬億次，75萬元人民幣就可以買到；低功耗，每(運(yùn)算)萬億次，耗能6000瓦之內(nèi)就可以了；還有低占地面積，我們336個(gè)CPU把它安裝在一個(gè)機(jī)箱里面，目前它的體積大小只相當(dāng)于一個(gè)冰箱，而這個(gè)“冰箱”相當(dāng)于我們這個(gè)中心機(jī)房5套進(jìn)口的整個(gè)計(jì)算機(jī)的計(jì)算量。

　　此外，還特別適合于高性能計(jì)算教學(xué)和科研方面的應(yīng)用以及創(chuàng)新型人才培養(yǎng)，可直接推廣應(yīng)用在數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、地學(xué)和空間科學(xué)、生命科學(xué)、材料科學(xué)、力學(xué)、火災(zāi)科學(xué)、量子和信息科學(xué)、軍事科學(xué)等領(lǐng)域，以及國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的諸多方面，將為我國與日俱增的大型、密集、高性能計(jì)算需求提供優(yōu)良的服務(wù)。由于具有上述特點(diǎn)，應(yīng)用條件相對(duì)簡(jiǎn)單，便于推廣使用，發(fā)展前景非常美好。

　　陳國良院士深情地表示：“在我小的時(shí)候，用的火柴叫‘洋火’，火柴盒子上都寫著‘安全火柴，提倡國貨’，這句話給我留下了深刻的印象。那時(shí)候，我們的民族工業(yè)還十分脆弱，但民族感始終那么強(qiáng)烈。如今，‘KD-50-I’高性能計(jì)算機(jī)是完全由我國自主研制的，確立了國產(chǎn)高性能通用處理器在高端并行機(jī)應(yīng)用中的核心地位，為我國未來研制國產(chǎn)千萬億次計(jì)算機(jī)提供了示范作用，對(duì)推動(dòng)我國民族高性能計(jì)算機(jī)事業(yè)的發(fā)展和國家安全都具有重要的戰(zhàn)略意義，是高性能計(jì)算機(jī)向個(gè)人化方向發(fā)展這一理念的首次成功嘗試�！�(黃勇 楊保國)

　　新聞緣起

　　近日，我國首臺(tái)采用國產(chǎn)高性能通用處理器芯片“龍芯2F”和其他國產(chǎn)器件、設(shè)備和技術(shù)的萬億次高性能計(jì)算機(jī)“KD-50-I”在中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)研制成功，并于2007年12月26日通過了以王守覺院士為主任的專家委員會(huì)的鑒定。這是我國高性能計(jì)算機(jī)國產(chǎn)化的一次重要突破。

　　在已公開報(bào)道的運(yùn)算次數(shù)達(dá)萬億次級(jí)的國內(nèi)超級(jí)計(jì)算機(jī)中，中央處理器芯片主要來自IBM、Intel或AMD等國外公司，尚未見基于我國自主研發(fā)的處理器芯片的萬億次計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的報(bào)道。自2007年5月以來，中國科大計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)系與中科院計(jì)算技術(shù)研究所密切合作，采用代表國內(nèi)當(dāng)前高性能通用處理器設(shè)計(jì)最高水平的64位“龍芯2F”芯片，研制國產(chǎn)萬億次高性能計(jì)算機(jī)。以陳國良院士為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人的研制隊(duì)伍，經(jīng)過幾個(gè)月的緊張工作和技術(shù)攻關(guān)，終于在近日研制成功。

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　　英國最快超級(jí)計(jì)算機(jī)：每秒運(yùn)算100萬億次

　　HECToR是英國最大的超級(jí)計(jì)算機(jī)，每秒能進(jìn)行100萬億次運(yùn)算，運(yùn)算速度是普通計(jì)算機(jī)的10萬倍。在全球最快超級(jí)計(jì)算機(jī)TOP500排行榜中位列第17名，為英國科學(xué)研究理事會(huì)所擁有。HECToR超級(jí)計(jì)算機(jī)自立項(xiàng)以來，它的一舉一動(dòng)都格外引人注意。日前，英國《衛(wèi)報(bào)》記者走進(jìn)HECToR項(xiàng)目所在地———愛丁堡大學(xué)，揭開了它的“廬山真面目”。運(yùn)算速度超乎想象

　　走進(jìn)HECToR超級(jí)計(jì)算機(jī)的所在地，給人的第一感覺就像是走進(jìn)了一座體育館，里面整齊擺放著類似宜家儲(chǔ)物間的巨型柜子。一重重沉重的金屬安全門以及工作人員對(duì)其準(zhǔn)確位置的守口如瓶，預(yù)示著這是個(gè)十分重要的地方。這就是愛丁堡大學(xué)的HECToR———英國最新、運(yùn)算速度最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)，科學(xué)家和工程師計(jì)劃利用其模擬從氣候變化到金融市場(chǎng)等一切事情。HECToR項(xiàng)目耗資1.13億英鎊。

　　HECToR超級(jí)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力驚人，其運(yùn)算速度相當(dāng)于地球上所有人每秒鐘進(jìn)行1萬次計(jì)算，而按照計(jì)算機(jī)方面的專業(yè)詞匯，相當(dāng)于1.2萬臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)臺(tái)式電腦滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。HECToR超級(jí)計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)能力同樣令人贊嘆不已，iPod的最大硬盤容量目前已經(jīng)達(dá)到了160GB，而HECToR的存儲(chǔ)容量則相當(dāng)于3200臺(tái)這樣具備頂級(jí)容量的iPod。

　　應(yīng)用到更廣泛的領(lǐng)域據(jù)HECToR項(xiàng)目負(fù)責(zé)人亞瑟-特魯教授介紹，諸如HECToR這樣的超級(jí)計(jì)算機(jī)可以讓科學(xué)家以全新、激進(jìn)的方式解決問題。傳統(tǒng)上，科學(xué)經(jīng)由理論和實(shí)驗(yàn)不斷取得進(jìn)步———理論學(xué)家提出各種值得嘗試的好主意，實(shí)驗(yàn)人員設(shè)計(jì)出相關(guān)實(shí)驗(yàn)去驗(yàn)證它們是否正確。但在很多科學(xué)領(lǐng)域，這條屢試不爽的定律并不靈驗(yàn)。以氣候研究為例，在此類研究中我們就不可能做實(shí)驗(yàn)。

　　另外，在流體動(dòng)力學(xué)(研究流體處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)各種作用在流體上力的規(guī)律及流體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的學(xué)科)中，科學(xué)家也不可能解開有關(guān)定義正在發(fā)生狀況的數(shù)學(xué)方程式。此時(shí)，HECToR的超級(jí)大腦便會(huì)派上用場(chǎng)，科學(xué)家可以利用其去運(yùn)行有關(guān)現(xiàn)實(shí)世界的模型。HECToR超級(jí)計(jì)算機(jī)還可應(yīng)用到飛機(jī)設(shè)計(jì)領(lǐng)域。通過更準(zhǔn)確地了解空氣在機(jī)翼的流動(dòng)，科學(xué)家可以設(shè)計(jì)出令阻力降至最低，同時(shí)增加升力、使飛機(jī)效率更高的外形。當(dāng)前一代客機(jī)都是在計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度足夠快到進(jìn)行這種模擬之前建造的。

　　愛丁堡大學(xué)教授杰塞克-岡德奇奧還計(jì)劃利用HECToR超級(jí)計(jì)算機(jī)去模擬金融市場(chǎng)的動(dòng)向。他目前正在依據(jù)有關(guān)未來世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不確定信息，尋找養(yǎng)老保險(xiǎn)基金最安全、盈利最高的投資策略。岡德奇奧教授說：“我們需要通過多種方式模擬這種不確定性，為反映現(xiàn)實(shí)性，這能自動(dòng)地將問題擴(kuò)充至更大領(lǐng)域。”(楊孝文)