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天河一號超級計算機的作用
“天河一號”一期系統于2009年9月研制成功，這標志著(zhù)我國成為繼美國之后世界上第二個(gè)能夠研制千萬(wàn)億次超級計算機的國家。目下面是小編整理的關(guān)于天河一號超級計算機的作用，歡迎大家參考!
天河一號超級計算機的作用
截至目前，天津超算中心服務(wù)京津冀區域以及全國范圍的企業(yè)、政府、科研院所各類(lèi)用戶(hù)超過(guò)600余家，每天為用戶(hù)提供的計算服務(wù)機時(shí)超過(guò)140萬(wàn)，運行計算任務(wù)超1000個(gè)，每天都有數百個(gè)科研團隊通過(guò)這個(gè)‘超級大腦’開(kāi)展科研工作。天津超算中心成為我國目前應用范圍最廣、綜合技術(shù)支持與研發(fā)能力最強的國家級超級計算中心。
據國家超級計算天津中心主任劉光明介紹，目前天津超算中心客戶(hù)包括中石油、中海油、中石化、華大基因、天津藥研院、中船重工、中國一重(天津)、中科院、國家海洋局預報中心、中國氣象局、軍事醫學(xué)科學(xué)院、國家天文臺、北京大學(xué)、清華大學(xué)、復旦大學(xué)、上海交通大學(xué)等�！啊旌右惶枴売嬎銠C現在每天為用戶(hù)提供計算服務(wù)機時(shí)超140萬(wàn)，運行計算任務(wù)超1000個(gè)，每天都有數百個(gè)科研團隊通過(guò)這個(gè)‘超級大腦’開(kāi)展科研工作�！眲⒐饷髯院赖卣f(shuō)。
超級計算機到底能干什么?“通俗地講，能算天、算地、算人。為航天火箭和飛機設計分析發(fā)動(dòng)機和外形，使得火箭和飛機飛得快、省油;計算天氣變化，預報氣象，預測未來(lái)氣候變化等等;為大地做體檢，探明地下石油儲藏情況，打出地下的石油;分析人類(lèi)基因，解讀生命的奧秘，使人活得更健康更長(cháng)壽，研發(fā)新藥，治療疾病等�！眲⒐饷髡f(shuō)。
基于“天河一號”超級計算機和天津超算中心技術(shù)隊伍的實(shí)力，“天河一號”積極服務(wù)全國科研院所、大學(xué)和重要的企業(yè)，其形成的科技創(chuàng )新能力和不斷產(chǎn)生的科技創(chuàng )新成果，將對我國科技創(chuàng )新驅動(dòng)戰略產(chǎn)生重要影響。天津超算中心已成為我國目前應用范圍最廣、綜合技術(shù)支持與研發(fā)能力最強的國家級超級計算中心。
天河一號超級計算機功能
國防科大“天河一號”超算獲2014年度國家科技進(jìn)步獎特等獎。一位來(lái)自漣源的湖南人、“天河一號”工程總指揮廖湘科，作為2014年國家科技進(jìn)步獎特等獎代表發(fā)言。
這是一個(gè)歷史性的時(shí)刻。從1983年中國科學(xué)家研制成功“銀河”第一代巨型計算機開(kāi)始，歷經(jīng)數代中國科學(xué)家的艱苦探索，中國超算終于沖上世界之巔，大顯王者風(fēng)范。 “天河一號”,被譽(yù)為“國之重器”。
這個(gè)光榮的勝利者的故事，要從屈辱的玻璃房故事說(shuō)起。
引子
在國防科大，很多人都聽(tīng)說(shuō)過(guò)玻璃房子的故事。
對于高性能計算機，歐美國家長(cháng)期對中國禁運，還設立了專(zhuān)門(mén)從事禁運工作的組織。20世紀80年代，中國氣象部門(mén)想從美國克雷公司進(jìn)口一臺計算機，美國人死活不肯賣(mài)。后來(lái)好不容易松口了， 但美國政府要對出口中國的高性能計算機進(jìn)行監視，即在計算機機房安裝監視儀器，機器也要封在玻璃機房里，由他們自己人使用監控，不許中國科技人員進(jìn)去。
2010年，國防科大的超級計算機“天河一號”，勇奪國際TOP500排名第一�？傇O計師楊學(xué)軍在接受新華社記者采訪(fǎng)時(shí)，曾沉重地談到自己親眼看到玻璃房子的心情：“這段真實(shí)的歷史，是中國科研工作者心中永遠的痛。在中國土地上，被外國人拒于‘技術(shù)大門(mén)’之外，就像農民自家沒(méi)糧，母親自己沒(méi)奶喂孩子�！�
面對西方國家如此嚴密的技術(shù)封鎖，以慈云桂教授為代表的第一代中國計算機科技人員坐不住了。這位國防科技大學(xué)計算機系、計算機研究所的創(chuàng )始人，率領(lǐng)國防科大計算機科研隊伍，在1983年12月研發(fā)出中國第一臺億次巨型電子計算機，取名為“銀河”。中國從此成為繼美、日之后能獨立設計和制造巨型機的國家。慈云桂被稱(chēng)為中國巨型計算機之父。
從慈云桂到楊學(xué)軍，短短數十年的中國超算，可以用楊學(xué)軍寫(xiě)的一首詩(shī)來(lái)描繪：夢(mèng)幻天河彈指間，電閃巡地十億年。濱海坐擁飛流急，倚天妙算出奇篇。
當年， 得知“天河一號”勇奪國際TOP500排名第一時(shí)，楊學(xué)軍說(shuō)：“我們做了一件讓自己滿(mǎn)意的事，做了一件讓中國人揚眉吐氣的事�！辈①x得此詩(shī)。
壹 前奏
中國超算總比別人差那么一點(diǎn)點(diǎn)， 刺痛人心
20世紀90年代初，微處理器(CPU)的問(wèn)世，導致了MPP(大規模并行處理)總體技術(shù)的突破。人類(lèi)計算機開(kāi)始邁入超級計算機時(shí)代。國際戰略家們認為，“超級計算機已經(jīng)成為國際競爭的戰略領(lǐng)域�！�
1993年，德國曼海姆大學(xué)漢斯·埃里克教授等開(kāi)始實(shí)施國際TOP500排名。雖然純屬“民間活動(dòng)”，但它釋放出強大魅力，甚至得到政治家們的青睞，日益演變?yōu)椤翱萍紛W林匹克”。
此時(shí)，國防科大銀河系列超級計算機關(guān)鍵技術(shù)攻堅勢如破竹。但每當中國躍上一個(gè)新臺階，美國或日本不久便會(huì )宣布研制出世界上運算速度最快的超級計算機。用行內的話(huà)說(shuō)：“我們的超級計算機水平總是比別人差那么一點(diǎn)點(diǎn)”。
雖然只是“一點(diǎn)點(diǎn)”，但在愈演愈烈的國際競爭中，卻是天壤之別。在一篇即將付梓的報告文學(xué)中，作者龔盛輝評價(jià)這個(gè)“一點(diǎn)點(diǎn)”：
別人高了這么“一點(diǎn)點(diǎn)”，就意味著(zhù)站在“巔峰”之上，就可以用俯視的目光看世界;你低了這么“一點(diǎn)點(diǎn)”，說(shuō)明你還在半山腰，對別人只能仰視、只能謙卑!
只要別人高了那么“一點(diǎn)點(diǎn)”， 就可以蠻橫地說(shuō)“這個(gè)不能賣(mài)給你中國”“那個(gè)不能賣(mài)給你中國”，就可以對你指手畫(huà)腳，要求你這么做、不允許你那么做……一句話(huà)，別人愛(ài)怎么的就怎么的，而你卻拿別人沒(méi)招兒!
這“一點(diǎn)點(diǎn)”，是勒在中國人脖子上的一根“繩套”，讓人喘不上氣來(lái)。
這“一點(diǎn)點(diǎn)”，是懸在中國人頭頂上的一把“利劍”，深深刺痛了國人的心。
中國站在同一起跑線(xiàn)上，巔峰對決開(kāi)始
進(jìn)入21世紀，世界超級計算機發(fā)展遭遇“冰封”時(shí)期�？茖W(xué)家們?yōu)榱颂岣叱阆到y的整體性能，只能依賴(lài)于加大系統規模：比如計算機體積有幾個(gè)足球場(chǎng)那么大、需要建一個(gè)專(zhuān)用的發(fā)電站才能滿(mǎn)足它的功耗。2004年日本的“地球模擬器”，雖然一度搶占國際TOP500排名第一，但其機房竟需要四層樓，銅質(zhì)電纜有上百公里長(cháng)。
超算技術(shù)再跨越，需要新的體系結構理論來(lái)支撐。 這也意味著(zhù)中國和美、日等發(fā)達國家處于同一起跑線(xiàn)，中國在超算領(lǐng)域決戰決勝、沖擊巔峰的時(shí)機來(lái)臨!
經(jīng)過(guò)反復論證，楊學(xué)軍在世界上最早提出異構融合體系結構技術(shù)。2006年，他率領(lǐng)研發(fā)團隊展開(kāi)攻關(guān)。身兼行政領(lǐng)導、型號總師等數職的楊學(xué)軍，每周都要抽出兩天時(shí)間與大家交流討論學(xué)術(shù)問(wèn)題，超過(guò)吃飯時(shí)間，他就自掏腰包請大家吃飯，在飯桌上繼續討論。平時(shí)，楊學(xué)軍和成員們都帶上兩塊手機電板，一旦有新發(fā)現，就打電話(huà)交流討論，常常打到手機燙耳朵。
2007年6月，楊學(xué)軍帶領(lǐng)團隊完成的研究論文《64位流處理器體系結構研究》，發(fā)表在國際計算機系統結構年會(huì )(ISCA)上，并被一家國際權威期刊錄取。這是ISCA錄取的第一篇來(lái)自中國研究機構、由中國學(xué)者獨立完成的學(xué)術(shù)論文，也是計算機發(fā)展史上第一個(gè)由中國人提出的體系結構理論。
中國科學(xué)家，為世界超級計算機技術(shù)突破“冰封期”提供了嶄新的思路。中國與世界計算機強國的“巔峰”對決，已經(jīng)開(kāi)始。
貳 出擊
“冒險”出擊： 從每秒10萬(wàn)億次直接沖刺每秒1000萬(wàn)億次
2006年開(kāi)始，楊學(xué)軍和他的團隊，開(kāi)始了一場(chǎng)極富創(chuàng )意甚至有點(diǎn)冒險的主動(dòng)出擊戰。
其時(shí)，國家制定了“先研制兩臺百萬(wàn)次超級計算機、再研制一臺千萬(wàn)億次超級計算機”的“兩步走”戰略。但以楊學(xué)軍為總設計師的總師組，經(jīng)過(guò)深入技術(shù)調研、反復權衡利弊，決定從每秒10萬(wàn)億次直接沖刺每秒1000萬(wàn)億次，走別人沒(méi)有走過(guò)的CPU+GPU技術(shù)路線(xiàn)。這一超常決策引起一片嘩然。
研制超級計算機一般都以10倍速度逐步遞增已成為國際慣例。從每秒10萬(wàn)億次直接向每秒1000萬(wàn)億次跨越，是不是邁得大了點(diǎn)?但楊學(xué)軍認為，兩步并作一步走雖然國際上少有，但對銀河人來(lái)說(shuō)并不是什么新鮮事。當年慈云桂帶領(lǐng)大家研制“遠望一號”遠洋測量船中心計算機時(shí)，不也是從每秒萬(wàn)次直接向每秒100萬(wàn)次沖刺的嗎?當今世界，超級計算機每10年性能提升1000倍，在此情況下，若按照所謂“慣例”按部就班，只能永遠跟在別人后面。
雄心再豪邁，最終需實(shí)踐檢驗。劍走偏鋒的怪棋走得并不順。
CPU(通用微處理器)+GPU(專(zhuān)用微處理器)異構融合體系結構，形象地說(shuō)，就是把眾多CPU、GPU有機地連成一枚“捆綁式火箭”。 中國有一句諺語(yǔ)：“一個(gè)和尚挑水喝，兩個(gè)和尚抬水喝，三個(gè)和尚沒(méi)水喝�！卑褦登�(gè)CPU、數千個(gè)GPU組合成一個(gè)“大廟”，它們還能賣(mài)力“挑水”嗎?
2009年3月，他們把CPU、GPU這兩類(lèi)“和尚”組合起來(lái)，竟發(fā)現總性能還不到600億次，而一顆CPU就有近500億次的性能。也就是說(shuō)GPU雖然用于圖像處理速度驚人，但讓它與CPU放在一塊用于科學(xué)計算，就變得非常懶惰，計算效能只有20%左右。
面對測試結果，大家心里涼了半截。楊學(xué)軍聽(tīng)完情況匯報后，向妻子招招手：“你去把車(chē)開(kāi)來(lái)，帶我出去轉轉�！避�(chē)子駛出高速收費站時(shí)，楊學(xué)軍掏出手機，堅定地說(shuō)：“別人不敢走的路，并不等于走不通。從技術(shù)原理分析，GPU的計算性能，通過(guò)軟件優(yōu)化，是可以大幅提高的……”
“突擊隊”在長(cháng)沙郊區閉關(guān)半年
1983年“銀河一號”研制成功的消息傳來(lái)時(shí)，正在清華讀書(shū)的廖湘科，和同學(xué)們立刻南下長(cháng)沙，親眼目睹那些創(chuàng )造歷史的機器是什么樣子。畢業(yè)后廖湘科毫不猶豫考入國防科大讀碩士，用他的話(huà)說(shuō)：“我就是沖 ‘銀河’去的!”
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