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神威?太湖之光：自主制作全球运行速度最快的超级计算机
阅读&18970&发表& 19:58:24
▲关注“小e”走进党员生活根据最新公布的超级计算机世界500强排名中，我国的“神威·太湖之光”成为全球运行速度最快的超级计算机。而且，中国进入世界500强的超级计算机数量已达167台，上榜总数量名列世界第一，这标志着我国迈入超级计算技术大国行列。这一成绩的取得令人振奋，其中知识产权的力量更是得以彰显。6月20日，在德国法兰克福举行的国际超算大会发布了超级计算机TOP500榜单，中国“神威·太湖之光”计算机系统首次亮相，一举夺冠。▲计算机的监控面板。小伙伴是不是有种“不明觉厉”的感觉…这个计算机到底有多快？这是全球第一台运行速度超过10亿亿次/秒的超级计算机，峰值性能高达12.54亿亿次/秒，持续性能达到9.3亿亿次/秒，接近“天河二号”的3倍！这是个什么概念呢？它一分钟的计算能力相当于全球72亿人同时用计算器不间断计算32年。跟这台计算机相比，我们现在用的电脑简直是古人的绳结~~其运算速度是世界上排名第二到第五4台超级计算机的总和！除了数量级的突破外，这个计算机还实现了两大突破：自主研发的突破与“天河二号”采用INTEL处理器不同，“神威·太湖之光”全部采用自主中国芯：“申威26010”众核处理器。▲申威处理器在国家超级计算无锡中心1000平米的主机房内，整齐排布着两组共40个运算机仓，每个机仓容纳1024个芯片，共计40960个芯片。据介绍，其单芯片的计算能力相当于3台2000年全球排名第一的超级计算机，当前性能指标达到国际领先水平。▲运算系统机仓内部绿色节能的突破国家超级计算无锡中心主任杨广文教授：过去超级计算机的用电量堪比一个中小城市，业界因此把能效比作为衡量其先进性的一项重要指标。神威·太湖之光是目前世界上绿色节能效果第一的超级计算机，研发团队开发了世界领先水平的超大规模系统高密度组装和低功耗控制技术，性能功耗比高达每瓦特60.51亿次浮点计算能力。“神威·太湖之光”的夺冠，标志着我国超级计算机研制能力已位居世界先进水平。为中国点赞！为无锡点赞！来源丨国家知识产权局编辑丨小透明今日话题，有撒要说，赐稿技巧??????小e邮箱：shanghai_金融e党校∣一个有“料”的公众号长按识别二维码，加关注金融e党校一座没有围墙的互联网化党校讲述每一位平凡金融人的故事展示每一位优秀党员的舞台评先评优、公开公正的信息平台对于小透明有什么样的建议或者单纯喜欢小透明的请给小透明留言
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2016经典设计奖提名作品 | “神威-太湖之光”中国芯
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“经典设计奖”是设计周最高奖项，旨在遴选出具有“民族精神、国家战略、科技实力、影响长久”的经典设计，树立中国大设计的“风向标”，彰显中国设计的价值导向和精神追求。历届获奖项目有：2011年天安门观礼台、2012年青藏铁路、2013年红旗渠、2014年中国大运河保护性修复设计项目、2015年中国高铁。提名作品：“神威-太湖之光”中国芯
提名理由：全部由中国自主制作，25平方厘米的空间集成了260个运算核心，数十亿晶体管，达到了每秒3万多亿次计算能力。
本文来源：网易家居
责任编辑：陈金鹏_NO5964
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记者15日从无锡蠡园经济开发区获悉，吉尼斯世界纪录大中华区总裁罗文今日在北京向国家超级计算机无锡中心主任杨广文颁发吉尼斯世界纪录认证书，宣布中国自主研制的超级计算机“神威·太湖之光”是“运算速度最快的计算机”。
罗文向国家超级计算机无锡中心主任杨广文颁发吉尼斯世界纪录认证书。　徐颖洁摄记者15日从无锡蠡园经济开发区获悉，吉尼斯世界纪录大中华区总裁罗文今日在北京向国家超级计算机无锡中心主任杨广文颁发吉尼斯世界纪录认证书，宣布中国自主研制的超级计算机&神威&太湖之光&是&运算速度最快的计算机&。据了解，&神威&太湖之光&由国家并行计算机工程技术研究中心研制，全部采用中国国产处理器构建，是世界上首台峰值计算速度超过十亿亿次的超级计算机，其峰值计算速度达每秒12.54亿亿次，持续计算速度每秒9.3亿亿次，性能功耗比为每瓦60.51亿次。在今年6月举行的德国法兰克福2016国际超级计算大会上，&神威&太湖之光&勇夺世界超级计算机TOP500排名桂冠。这标志着中国在超级计算机研制上取得了重大突破。依托&神威&太湖之光&，中国在天气气候、航空航天、海洋科学、新药创制、先进制造、新材料等重要领域取得了一批应用成果。其中，由中科院软件所、清华大学和北京师范大学申报的&全球大气非静力云分辨模拟&课题，由国家海洋局海洋一所和清华大学申报的&全球高分辨率海浪数值模式&课题，由中科院网络中心申报的&钛合金微结构演化相场模拟&课题分别入围了高性能计算应用领域的最高奖&&&戈登贝尔奖&，这是中国在该领域的首次突破。此外，以清华大学为主体的科研团队首次实现了百万核规模的全球10公里高分辨率地球系统数值模拟，这一成果将全面提高国家应对极端气候和自然灾害的减灾防灾能力。&非常高兴为这项振奋人心的纪录颁发证书。这一纪录代表着中国在超级计算机领域的历史性突破，让世界了解到中国为人类科技进步作出的巨大贡献，而每一位在超级计算机背后不懈努力的科研人员，他们都是这项纪录称号的保持者！我们希望未来能够将更多来自中国的高精尖科技相关的纪录介绍给全世界。&罗文说。杨广文表示，速度之争是超算领域最为直接的对决。&神威&太湖之光&的成功，标志着中国超级计算机研制取得重要突破，而如何将&制好&优势转化为&用好&优势，将是国家超级计算机无锡中心继续努力的方向。
[责任编辑：胥大伟]
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播放数：652369“神威·太湖之光”成为全球最快超算(组图)_网易新闻
“神威·太湖之光”成为全球最快超算(组图)
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（原标题：“神威·太湖之光”成为全球最快超算(组图)）
一名研发工程师展示“神威·太湖之光”所使用的“申威26010”众核处理器（6月16日摄）。该处理器采用64位自主申威指令系统，峰值性能3.168万亿次每秒，核心工作频率1.5GHz。“神威·太湖之光”里安装有40960个这样的处理器。这是“神威·太湖之光”超级计算机的监控面板（6月20日摄）。“神威·太湖之光”超级计算机。本版照片均由新华社发　　新一期全球超级计算机500强榜单20日公布，使用中国自主芯片制造的“神威·太湖之光”取代“天河二号”登上榜首，中国超算上榜总数量也有史以来首次超过美国名列第一。
　　“中国芯”创造世界速度
　　据国际TOP500组织当天发布的榜单，“神威·太湖之光”的浮点运算速度为每秒9.3亿亿次，不仅速度比第二名“天河二号”快出近两倍，其效率也提高3倍。更重要的是，与“天河二号”使用英特尔芯片不一样，“神威·太湖之光”使用的是中国自主知识产权的芯片。
　　该组织在一份声明中写道：“中国在国际TOP500组织第47期榜单上保持第一名的位置，凭借的是一个完全基于中国设计、制造处理器而打造的新系统。”
　　“神威·太湖之光”由国家并行计算机工程技术研究中心研制，安装在国家超级计算无锡中心。此前，由中国国防科技大学研制的“天河二号”超级计算机已在TOP500榜单上连续六度称雄。
　　榜单前十名除了“神威·太湖之光”与“天河二号”外，其他分别是美国的“泰坦”与“红杉”、日本的“京”、美国的“米拉”和“三一”、瑞士的“代恩特峰”、德国的“花尾榛鸡”和沙特阿拉伯的“沙欣II”。
　　TOP500榜单是对全球已安装的超级计算机“排座次”的权威排行榜。从1993年起，由TOP500国际组织以实测计算速度为基准每半年发布一次。
　　上榜总数中国取代美国成为第一
　　此次榜单还有一个重大变动是，美国入围的超级计算机总数量首次跌下第一位置。上述声明说，由于过去一些年中国工业和研究部门注册提交的系统数量剧增，中国现在入榜的超级计算机数量达到167台，超过美国的165台。此外，由于中国占据TOP榜单头两名，中国在计算性能类别上也居于领先位置。
　　排行榜主要编撰人、美国田纳西大学计算机学教授杰克·唐加拉评价道，中国超级计算机不断增多已成为一个“趋势”。
　　“2001年中国上榜数量还是零，但今天中国已经超过美国，”唐加拉对记者说，“没有其他国家有这样快的增长速度。”
　　唐加拉认为，超级计算机“比以往任何时候都重要”，能为能源、医药、飞机制造、汽车与娱乐业等广泛领域的行业提供高性能计算服务。“更强大的计算能力将使得这些不同行业更快地生产出优异新产品，从而提高一个国家的竞争力”。
　　我国超算应用三项目入围国际最高奖
　　记者20日从国家超级计算无锡中心获悉，基于全球最快超级计算机“神威·太湖之光”系统的三项全机应用入围国际高性能计算应用领域最高奖——戈登贝尔奖。
　　超算发展是速度之争，更是应用之争。负责“神威·太湖之光”运行与维护的国家超级计算无锡中心主任杨广文介绍，中心从2015年12月开始试运行以来，坚持机器测试与应用开发同步进行，对11类典型科学与工程计算算法进行了移植优化，吸引了24个应用课题组开展软件移植与优化工作，其中有效使用半机以上的应用达11个，涉及天气气候、航空航天、船舶工程、海洋环境、生物信息、药物设计、电磁仿真等。
　　据了解，被称作超算应用领域诺贝尔奖的“戈登贝尔”奖，从1987年建立以来，中国团队从未入围。今年，基于“神威·太湖之光”系统的三项全机应用已经入围，占全部入围数量一半。三项应用分别为中科院软件所与清华大学、北师大合作的“全球大气非静力云分辨模拟”；国家海洋局海洋一所与清华大学合作的“高分辨率海浪数值模拟”；中科院网络中心的“钛合金微结构演化相场模拟”。
　　运行一分钟 人算32年
　　超级计算机新霸主运算速度到底有多快？全国产化意味着什么概念？中国超算是否已经迈上世界之巅？记者走进负责该系统运营和维护的国家超级计算无锡中心，为你揭开“神威·太湖之光”的神秘面纱。
　　“这套系统1分钟的计算能力，相当于全球72亿人同时用计算器不间断计算32年；如果用2016年生产的主流笔记本电脑或个人台式机作参照，‘太湖之光’相当于200多万台普通电脑。”国家超级计算无锡中心主任杨广文介绍。
　　走进国家超级计算无锡中心，1000平方米的房间内，记者看到了“神威·太湖之光”的“真身”：
　　由40个运算机柜和8个网络机柜组成。每个运算机柜比家用的双门冰箱略大，打开柜门，4块由32块运算插件组成的超节点分布其中。每个插件由4个运算节点板组成，一个运算节点板又含2块“申威26010”高性能处理器。一台机柜就有1024块处理器，整台“神威·太湖之光”共有40960块处理器。
　　“每一块处理器相当于20多台常用笔记本电脑的计算能力，4万多块再组装到一起，速度之快可想而知。”杨广文说。
　　专家解读
　　超级计算机有啥用
　　追逐超算的意义不仅仅是赢得速度之争，更重要的是要以超算“致用”，获得更多的科学发现。超级计算机是科学家用来解决人类重要问题的工具。有效使用超级计算机，可在更短时间内完成重大研究。
　　算天：风中哪朵雨做的云？
　　气象台的天气预报准度一直在提升，这背后其实都是超级计算机的功劳。
　　北京师范大学全球变化与地球系统科学研究院王兰宁教授，是“全球大气非静力云分辨模拟”团队成员之一。他从上世纪90年代从事气象预报员，到后来转型成为大气分析专家，预报天气的准头不断提升。
　　“下不下雨关键看云层运动，在没有超算之前，观测云层的精度是按照经纬度。有了超算之后，就可对云层运动进行精确模拟与观测。”王兰宁说。
　　2011年，他在天津的“天河一号”上实现了观测精度10万公里的目标；随后，他又在“神威蓝光”实现了1万公里精度；今年，他在“神威·太湖之光”上实现了9公里精度。如今，他又在向着3公里精度努力。
　　“如果能够盯着每一朵云，天气预报就将万无一失。”王兰宁说，当然，这还需要更强的超算能力支撑。
　　算地：既能找飞机也能抓偷排
　　寻找MH370，是世界科技角力的战场。大量的卫星雷达集中对准南印度洋，当这些高科技眼睛采集到信息后，一个必经的环节是数据处理，担当这一环节的角色即是超级计算机。“只要有足够精确的相关数据，超算就能找到失事飞机。”清华大学地球系统科学研究中心副教授黄小猛说。
　　除了找飞机，还有更多接地气的事情倚仗超级计算机来解决。
　　建一栋楼对周边的环境到底有什么影响？如何建设风道便于污染物扩散？中科院深圳先进技术研究院正在国家超算无锡中心进行的一项课题，就是深圳市污染物扩散的模拟。通过超算模拟，可以根据目前污染物的情况，计算出未来一段时间的大气污染物浓度和分布，进行空气质量预报。从预报结果还可以计算出哪些污染源“贡献”最大，了解污染的来龙去脉，为污染防控提供决策指导。
　　“现在已经可以实现倒推排查究竟是哪个排放点导致了某次大气污染，未来将能够实现每个小区、每个居民点空气质量的准确预报。”中科院深圳先进技术研究院副研究员陈荣亮说。
　　算人：医疗应用前景广
　　模拟血流、模拟心脏、模拟人体任何一个部分，有了超级计算机，这些都不再是梦想。
　　近期，美国科学家利用世界前十的超级计算机，选取一名真人扫描其血管系统，通过3D建模技术建立动脉系统模型，成功地再现了整个人体的动脉系统。任何直径或宽度在1毫米以上的动脉血管都会出现在模型中，而且模型的分辨率达到了9微米。
　　只要运算核够多、速度够快，医疗工作者的诊断和治疗水平将大大提升，而科学的治疗手段更容易让患者接受。
　　陈荣亮近日也在利用“神威·太湖之光”对人体血流进行模拟与分析，例如可以及时有效地判定一个病人是否会发生脑梗塞的风险。
　　“过去，对一个可能发生脑梗塞病人，医院难以判断是否要进行支架手术，一般都会通过从大腿动脉处放进测压导丝进行测量，这种方式既危险又痛苦。如今，经过模拟计算，只要血流储备分数如果小于0.8，就要做手术。”陈荣亮说。
　　算“命”：你和他人有何不同
　　你对自己了解多少？好奇自己究竟是什么样的人？人类最好奇的永远是自己本身。超级计算机，在我们认识自己方面也能派上用场。
　　该功能的正式名称叫“个性特征服务”。美国的IBM超级计算机“沃森”近期宣布，通过对每个人2300条最新社交网络推文的解读，应用语言学分析方法归纳总结你的社交特性，然后将你与其他几十万甚至数百万用户进行比较，从而勾勒出你与众不同的个性。
　　“沃森”的分析程序如果由“神威·太湖之光”来做，是不是会更加准确？
　　“理论上是可以实现的，毕竟我国的超算已经达到了足够的分析能力。”长期从事超算应用的中科院计算机网络信息中心研究人员周纯葆说。只要科学家们的“脑洞”够大够好玩，设计礼服、设计创意食谱、设计任何你想得到或者想不到的玩意，超级计算机都有机会抢生意。
　　新闻分析
　　从“一枝独秀”到“双星闪耀”
　　国际TOP500组织20日公布全球超级计算机500强排行榜最新榜单。新榜单最为“抢眼”的，莫过于中国超算的“双星闪耀”。这份榜单每半年更新一次，但前五名排位已经有长达3年未变。这次，终于有新面孔出现并且一下子就占据头名：中国“神威·太湖之光”的速度比第二名、同样来自中国的“天河二号”快出近两倍，效率也提高3倍。
　　更重要的是，这是中国最强大的超级计算机首次完全用上“中国芯”。3年来，从多次蝉联榜首的“天河二号”一枝独秀，到如今的“双星闪耀”，这再次证明中国超算系统的整体研制能力已处于国际领先水平。
　　同样反映出中国超算迅猛发展势头的是，在上榜总数上，中国首次把长期独占鳌头的美国“拉下马”。中国超算上榜总数从上一期的109台猛增至现在的167台，登上榜首；而美国从上一期的199台下降至现在的165台，500强榜单有史以来首次无缘总数第一。
　　从公司角度看，中美两国计算机企业在榜单前几名呈“交错”之势。美国惠普公司生产的超级计算机依然最多，为127台；其次是中国的联想，有84台，与上一期的25台相比大幅上升；美国克雷公司以60台位居第三；中科曙光以51台位居第四；美国国际商用机器公司（IBM）以38台位居第五；中国另一家厂商浪潮以20台位居第八。
　　从使用的处理器看，美国仍占据主导地位。500强中，有455台超算使用英特尔处理器，使用IBM和超威半导体公司（AMD）处理器的超算分别为23台和13台。
　　超算中国“芯”终于梦成真
　　新一期全球超级计算机500强榜单20日公布，使用中国自主芯片制造的“神威·太湖之光”登上榜首，这是中国“芯”走上自主之路的里程碑式事件，意味着中国掌握了超算制造的主要核心技术。中国超级计算机拥有中国“芯”终于不再是梦想，而是成为了再真实不过的现实。
　　2015年年初，美国政府禁止其企业向中国出口与超级计算机相关的技术，让中国人意识到核心技术不能受制于人。但从积极方面看，禁令促使中国猛醒。正如榜单主要编撰人、美国田纳西大学计算机学教授杰克·唐加拉当时所言：“美国政府试图遏制高性能计算机在中国的发展，但禁令很有可能会加速‘中国设计’芯片的研制。”
　　一年之后，“神威·太湖之光”夺得全球超算冠军，向世界正式宣告中国“芯”的到来。
　　美国加利福尼亚大学河边分校超级计算实验室负责人陈子忠对记者说，虽然中国已经多次使用美国芯片组建的超级计算机登上500强榜单榜首，但“神威·太湖之光”凭借的是中国自主芯片获此殊荣。这个系统不仅性能卓越，而且能效优异，“充分展现了中国计算机专家的设计智慧”。
　　喜上加喜的是，在中国国内超算生产商联想、中科曙光与浪潮等的大力推动下，中国第一次把美国赶下占据了23年之久的超算入榜总数“王座”。中国此次“入围”系统数量是167台，比美国的165台只超出两台。唐加拉感慨地说：“2001年中国上榜数量还是零，但今天中国已经超过美国。没有其他国家有这样快的增长速度。”
　　但国家863计划高效能计算机及应用服务环境重大项目总体专家组组长、北京航空航天大学教授钱德沛提醒说，美国整体上仍处于领先地位，技术储备的纵深比中国深得多，美日欧在超算应用方面要比中国有优势。“中国不能盲目乐观。而且入榜的很多系统严格上不属于超算，是数据中心等系统，美国、日本等一般不将这类系统列入超算，所以数量不能说明一切”。
　　毋庸置疑，一个国家的计算能力已成为现代国家战略力量的重要组成部分。最新榜单在一定程度上证明了中国的计算实力，但中国要成为像美国那样的计算强国还有很长的路要走。
　　（综合新华社报道）
本文来源：北京日报
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谁制造了最强大脑“神威·太湖之光”的核心处理器
　北京时间6月20日，TOP500组织在法兰克福世界超算大会（ISC）上发布了第47届世界超级计算机500强。国家超级计算无锡中心运营的“神威·太湖之光”超级计算机系统登顶榜单之首，成为世界上首台运算速度超过十亿亿次的超级计算机。此前，由我国国防科学技术大学研制的“天河二号”已创下“六连冠”的辉煌战绩，这也标志着我国超级计算机研制能力已位居世界先进水平。　　本届世界超算大会（ISC）上，“神威·太湖之光”勇夺TOP 500冠军头衔成为世界上最快的计算机，天河二号力挫强敌守住第二名，中国超算上榜数量首次超越美国，可谓是拿奖拿到手软。　　那么，站在世界之巅的“神威·太湖之光”究竟“神”在哪里？此次问鼎TOP500榜首对于我国超算领域发展又有怎样的意义？参与了本次世界超算大会（ISC）中科院计算所张云泉研究员做了重要解答。　　图1 “神威·太湖之光”问鼎TOP500榜首　　关于TOP500的冷知识　　本次中国超级计算机“神威·太湖之光”问鼎TOP500榜首，让无数中国人热血沸腾，相信很多人在激动的同时都会产生一个相同的问题，TOP500究竟是什么鬼？难道是超级计算机届的奥运会？　　其实，国际TOP500组织是一个具有较长历史的用于发布全球已安装超级计算机系统排名的权威机构，以超级计算机基准程序Linpack测试值为序进行排名，每年发布两次，其目的是促进国际超级计算机领域的交流和合作，促进超级计算机的推广应用。张云泉介绍说，TOP500世界超级计算机排行榜最早可由德国慕尼黑大学的汉斯教授在1993年发起，每年发布两次，至今已有23年的历史，刚刚落幕的法兰克福世界超算大会（ISC）上已经是第47届。　　此外，TOP500排行榜的发布场合也是国际权威。TOP500组织每年发布两次超级计算机排名情况，分别是在德国举办的世界超算大会（ISC）和在美国举办的世界超算大会（SC），代表着超级计算机的国际水平，同时也是各国超级计算机领域发展水平的标杆。　　除了历史悠久、发布场合权威，TOP500排行榜采取的评审标准也是业界公认的权威标准，也就是根据超级计算机基准程序Linpack测试值进行排序。张云泉解释说，Linpack现已经成为国际上最为流行的用于测试高性能计算机系统浮点性能的benchmark（基准点）。通过超级计算机求解N元一次稠密线性代数方程组的测试，从而评价高性能计算机的浮点性能。这也是一个公开客观的评审标准，其评审结果是得到业界广泛认可的。　　如果说奥运会是人类挑战生理极限的平台，那么世界超算大会（ISC）则是人类借助计算机挑战运算极限的阵地。所以，“神威·太湖之光”问鼎TOP500榜首也是对于中国超级计算机领域发展成果的肯定，让中国制造再次登上了国际舞台。　　图2 TOP500组织标志　　三招“必杀技”：中国超算显神威　　超级计算机新科世界冠军——“神威·太湖之光”位于江苏省国家超级计算无锡中心，它是一套非常宏大的计算机系统，由四十余个高度集成的机柜组成，是名副其实的“最强大脑”。那么，作为世界上最快的超级计算机，“神威·太湖之光”一举拿下TOP500冠军的过人之处有哪些？张云泉为我们进行了解读，“必杀技能”有三招。　　第一招——速度较量，唯快不破。张云泉表示，“神威·太湖之光”的峰值运算速度已经达到了每秒12.54亿亿次，其一分钟的计算能力相当于全球72亿人口同时用计算器连续不间断计算32年，这是全球第一台运行速度超过10亿亿次/秒的超级计算机。同时，其持续计算速度达到了每秒9.3亿亿次，是此前的世界冠军“天河二号”的3倍，是目前世界上持续计算能力最强的超级计算机。在超级计算机基准程序Linpack测试中，“神威·太湖之光”仅用4小时就完成了“天河二号”20多个小时才能完成的运算任务。也就是说，“神威·太湖之光”的运算速度和计算能力都“完胜”此前的 “天河二号”，这个世界冠军实至名归。　　图3 “神威·太湖之光”性能参数　　第二招——最强大脑，中国芯。“神威·太湖之光”之所以拥有世界最快运行速度，当然还要归功于其强大的硬件支持。张云泉介绍说，超级计算机主要是依靠提高并行度和设备的规模来提升计算速度，“神威·太湖之光”拥有超过1000万个处理器核，远远超过天河二号的300多万个，从而极大地提升了其运算规模和并行度。更加令人振奋的是，“神威·太湖之光”是首次完全用“中国芯”制造的中国最强大的超级计算机，此前“天河二号”使用的是英特尔至强处理器和Xeon Phi协处理器。作为“最强大脑”的“中国芯”，“申威26010”众核处理器这个只有5厘米见方的小小薄块，它集成了260个运算核心，数十亿晶体管，达到了每秒3万多亿次计算能力，单芯片计算能力相当于3台2000年全球排名第一的超级计算机。40960个“中国芯”同时工作，让“神威·太湖之光”登上了世界计算巅峰。　　图4 申威26010众核处理器　　第三招——绿色节能，又快又省。“神威·太湖之光”的功耗比达到了每瓦60.51亿次，在运行速度和持续计算能力均大幅提升的同时，其功耗不升反降，成为世界上计算能力最强但是最绿色环保的超级计算机。张云泉表示，以前TOP500的超级计算机，其功耗都比较大，而“神威·太湖之光”的持续性能和功耗比两项均属世界排名第一，并且远远地大幅领先其他超级计算机，这也体现出我国在超级计算机研制领域，不单单追求以“快”取胜，并且在自主可控、持续性能和绿色指标等综合性能方面都取得了突破性的进展，并且达到了新的高度。　　超算用途广：比名次更重要的是造福人类　　人类在体育竞技中，挑战生理极限的同时，更多的是获得精神上的激励与鼓舞，而作为超级计算机领域的“奥运会”，登顶TOP500榜首不是最终目的，造福人类才是“神威·太湖之光”的终极使命。　　超级计算机在能源、航天、生物制药等领域已经有了丰富而卓有成效的应用，截至目前，国家超级计算无锡中心已经承接了国内30多个重大应用项目。其中，清华大学地球系统科学研究中心在“神威太湖之光”计算机系统上首次实现了百万核规模、高分辨率的地球系统数值模拟。　　张云泉还介绍说，2016年度戈登贝尔奖来自全球的6个提名中，“神威太湖之光”就占了3个，分别涉及大气、海洋、材料三个领域的应用。而戈登贝尔奖作为计算机高性能应用领域的最高荣誉，一直有超算领域的诺贝尔奖之称，“神威·太湖之光”的出现有望实现我国在这个奖项上零的突破。　　图5 中科院计算所张云泉研究员　　超级计算机，被称为“国之重器”，超级计算属于战略高技术领域，是世界各国竞相角逐的科技制高点，也是一个国家科技实力的重要标志之一。自我国863计划实施以来，国家高度重视并且支持超级计算系统的研发，但由于基础薄弱起步较晚，在国际舞台中一直受制于人，美国更是在2015年宣布对我国禁售高性能处理器。而“中国芯”“申威26010”的问世，也成为我国自主研发打破30年技术封锁的一柄利器。“神威·太湖之光”勇夺榜首，可以说为我国超级计算机领域的发展打了一剂强心针。揭秘申威：一家低调的自主处理器制造商沿着“神威·太湖之光”的处理器“申威26010”，我们根据公开信息，找到了生产处理器的无锡江南计算机研究所。相对于从诞生之初就处于舆论风口浪尖的龙芯，国内另一款走全自主道路的芯片——申威，相比之下就低调得多。　　无论是传统纸媒还是网络媒体，申威的曝光率比起龙芯、海思、展讯等国产芯片都要低得多，而且相比于嘲讽天赋技能被点满的龙芯，申威极少成为网媒和充满虐气的网民的攻击对象。申威的军方背景更是给它带一缕神秘的色彩。下面，让我们一起走进申威，解密申威的“芯”路历程。1、申威的诞生　　上世纪60-70年代末，中国在高性能计算机领域也曾有过自己的辉煌——哈军工曾经制造出具有分时操作系统和汇编语言、FORTRAN语言及标准程序库的441B系列计算机。北京大学、北京有线电厂等单位联合研制150计算机。清华大学、北京无线电三厂研制生产了130、131、132、135、140、152、153系列计算机近千台。国防科大成功研制出151计算机，华东计算技术研究所成功研制1001中型集成电路计算机和HDS-9计算机，其中HDS-9计算机每秒运算达500万次，更为难能可贵的是，这些计算机的软件和硬件是中国人自己编译和制造的。　　但在80年代因迷信“造不如买、买不如租”、“市场换技术”等理论，放弃了自主芯片的研发转而大量外购国外芯片。从80年代的银河1超算开始，到90年代的银河2、银河3，曙光系列超级计算机都没有中国“芯”，在技术上始终受制于人。即使是在几年前的天河2号上，也只有4096片飞腾1500作为计算节点前端处理器，而飞腾1500是在SUN的UltraSPARC&T2基础上做的改进版本。　　为解决在超算和国防、信息安全无“芯”可用的困境。总参谋部第五十六研究所（无锡江南计算技术研究所）于2003年开始着手设计中国人自己的高性能芯片。申威从此踏上了征途。2、申威的娘家　　申威由总参谋部第五十六研究所（无锡江南计算技术研究所）设计，上海高性能集成电路设计中心是56所的马甲。　　该研究所创建于1951年6月，坐落于无锡。主要研究方向有计算机系统结构、并行/分布处理与智能计算机系统、计算机软件、人工智能与智能控制、计算机与通信、计算机信息处理与应用。八十年代以来，在计算机、通信及机电一体化等领域共荣获国家、军队科学技术成果奖300多项，其中国家科学技术进步特等奖3项，军队科学技术进步一等奖35项。年，中央军委两次为56所荣记集体一等功。1993年中央军委授予56所“勇攀科技高峰先进研究所”荣誉称号。3、申威的指令集和技术渊源　　申威属于Alpha阵营，指令集也是基于Alpha进行扩展。申威的技术来源是于DEC的Alpha&21164。DEC的技术实力很强，Alpha性能更是惊艳，AMD就曾经购买了Alpha&21264的技术资料，挖走了部分DEC的技术人员后，开发出自己的K7微结构。　　DEC是技术实力比人强，但商业模式不如人而失败的典型例子，Alpha也被几经转手，先被康柏收购，后被惠普雪藏。目前Alpha已经被束之高阁，指令集和微结构都已经不再更新，技术专利大多已过期或快过期了。申威是目前Alpha阵营中仅存的硕果，拥有自主扩展指令和发展路线的自主权。4、自主可控体系构建　　申威和龙芯作为国内硕果仅存的两个走自主可控路线的IC设计单位，和龙芯一样在积极构建自己的软硬件体系以保障从软件和硬件两个方面实现安全可控。申威开发了自己的神威睿智编译器，研发了基于Linux的神威睿思操作系统。加上超算领域不像PC领域那样存在软件生态的掣肘，申威构建自主技术体系的道路可谓一片坦途——于2012年9月投入使用的神威蓝光超算使用了8704片申威1600，搭载神威睿思操作系统，实现了软件和硬件全部国产化。5、申威历程　　56所（江南所）以Alpha指令集为基础，扩展出自己的指令集，并在2006年设计出具有自主微结构的申威1，申威1是一款130nm制程工艺的单核心CPU，主频900MHz，集成5700万晶体管。2008年完成的申威2，是一款130nm制程工艺的双核CPU，主频1.4GHz。　　如果说申威1和申威2更像是56所磨砺技艺的作品，是对Alpha21164技术的消化吸收，那么2010年研发的申威1600则是56将国外技术融会贯通后，推陈出新的产品。申威1600是一款65nm制程工艺的16核CPU，主频1.1G，双精浮点140G。申威1600被用于神威蓝光超算。　　也许是因Alpha当年强悍的性能，本人对源自Alpha的申威抱有很高的期望。但根据国家高性能集成电路设计中心公布的论文显示，申威1600的SPEC2000测试分数只能说是差强人意，唯有性能功耗比和LINPACK测试聊以自慰。平心而论，虽然申威1600处理器的单核性能有限，但16核的可扩展性很好，实现了比较理想的多核性能加速比。　　2012年，56所研制出申威1610和申威410，申威1610为40nm制程的16核CPU，集成10亿晶体管，主频1.6G，最大功耗50W，双精浮点运算200G。申威410为40nm制程的4核CPU，集成2.7亿晶体管，主频1.6G。前者用于服务器，后者用于PC，支持中标麒麟操作系统。这两款产品同样遭遇了龙芯在PC市场遇到的软件生态贫乏和产业联盟弱小导致产品缺乏市场竞争力的困境，加上申威410单核性能太弱，搭载申威410的安全可信PC基本不具备在民用PC市场的竞争力。　　2014年底，申威5成功流片。根据一篇由坐落于无锡的数字工程与先进技术国家重点实验室和坐落于北京的国家并行计算机工程技术研究中心联合发布的论文，申威5很有可能是一款集成了4个管理核心和256个运算核心的高性能众核CPU，双精浮点运算超过1T，核内&linpack效率93%，并有很高的性能功耗比。6、神威蓝光超算　　神威蓝光超算总投资6亿元，于2012年9月投入使用。神威蓝光超级计算机使用了8704片申威1600，搭载神威睿思操作系统，实现了软件和硬件全部国产化。神威蓝光超算峰值计算性能1PFlops（一千万亿次每秒），持续性能为0.796PFlops，性能功耗比超过741MFlops/W(百万次浮点运算/秒·瓦)，LINPACK效率为74%。神威蓝光超算有以下特点：一是全部使用申威1600芯片，搭载神威睿思操作系统，实现软件和硬件全部国产化；二是稳定性较好，测试Linpack&全过程9个多小时无故障；三是液冷系统高效可靠，冷却剂在冷板内部的封闭水循环带走主板热量，环保且无噪音；四是高密度封装，一个机仓可装入1024个CPU；五是整机功耗低，性能功耗比高。神威蓝光超算性能功耗比超过741MFlops/W，整机功耗1W；天河1号超算性能功耗比431.7&MFlops/&W，整机功耗4W。六是整机效率高。神威蓝光超算LINPACK在不同规模下的效率：单处理器核80.28%，单CPU&75.20%，单机舱75.07%，整机74.37%。神威蓝光超算整机效率与曾经是美国最快的计算机美洲虎超级计算机效率相当。　　据统计，“国家超级计算济南中心”有注册用户超过100个，移植优化60多道重点应用课题，其中能够达到上万核并行规模的应用课题达16个，有应用成果的课题超过15个，系统利用率已超过60%。目前主要面向气象气候、海洋环境、生物医药、信息安全、航空航天、材料物理、金融分析、工业设计、石油物探等应用领域。新一代神威超算　　无锡市人民政府于2013年就成立了以市长为组长，副市长为副组长的国家超级计算无锡中心建设领导小组，积极筹备新一代神威超算建设。2015年4月，官方成立了无锡恒鼎超级计算中心有限公司作为国家超级计算（无锡）中心的建设和运营主体，56所成立了项目指挥组及总师组负责解决超算建设过程中的技术问题。　　目前，新一代神威超算主机系统软件正在调试中，整机系统设计计划于2015年年底公布。新超算总投资18亿元，计划在&年建成，运算能力将达到100PFlops，计算性能有望冲击世界第一。神威MPP机　　神威MPP机是国家并行计算机工程技术研究中心研制的面向千万亿级以上规模的高性能计算机，能通过虚拟化技术、网格计算技术和云存储技术在服务层虚拟出多种计算和存储服务形态。　　神威MPP机硬件系统由高速运算系统、互连网络系统、海量存储系统、维护监控系统、电源系统、冷却系统和结构组装设计等部分组成。软件系统主要包括“神威睿思”操作系统、“神威睿智”编译器、基础库等。　　系统投入使用以来，已经成功移植了包括气候气象、海洋科学、新药研制、生物信息、航空航天、工业设计、金融分析等重点应用领域的近二十道万核以上并行规模的实际应用课题，取得若干重大应用成果。　　6神威Cluster是在汇集神威MPP机的技术优点基础上，专门为科学和工程计算领域设计开发的高性能计算平台。在气候气象、海洋环境、数值风洞、碰撞仿真、蛋白质折叠、基因研究、新药研发、分子动力学模拟、量子化学计算、材料科学、芯片设计、动漫设计、工业设计等方面用途广泛。神威Cluster系统的通用结构如下图：7、安全可信PC　　神威安全可信PC是搭载申威410，针对有较高安全需求的党政军单位，元器件实现100%国产化。内嵌的国产外围套片，集成了符合国家标准的可信密码模块，实现系统内嵌式可信引导和软件系统的可信度量，保证系统的安全可信。　　因申威410单核性能太弱，软件生态极度贫乏，仅限于满足特殊部门使用。如果说龙芯还是在从安全市场往民用市场方向发展的话，申威从头到尾压根就没考虑过民用市场，完全是自己关起门来自己玩。　　实事求是的说，搭载申威410的安全可信PC不仅价格贵，整机性能弱，而且软件生态贫乏，基本不具备在民用PC市场的竞争力。在申威5走众核路线后，从2012年至今，申威没有新的桌面芯片产品，很有可能已经放弃桌面芯片开发。安全架构如图所示：8、神威云　　神威云是国家并行计算机工程技术研究中心研发的云产品，能够提供丰富的云产品套件、开放的API接口、全面的资源管理平台和运维监视平台，具有强大的虚拟资源池管理能力。神威云平台采用商用服务器、高速网络、高性能存储设备，结合神威云平台系列软件搭建。具有功能强大、性能稳定、安全可靠、简单好用的特点。9、小结　　虽然申威和龙芯一样是走独立自主路线，但申威的道路要比龙芯平坦得多：首先，国家对龙芯的投入非常有限，而且龙芯自2010年市场化运营后完全自主经营，自负盈亏。申威是军方项目，不仅不用面对IC设计公司最头痛的技术人才流失问题，还能在人力物力财力可以得到军方充足保障。　　其次，申威专注于超算领域，不存在龙芯在PC市场遇到的软件生态贫乏和产业联盟弱小导致产品缺乏市场竞争力的困境。申威有自己的指令集、微结构、CPU、编译器、操作系统就足以在超算领域立足。而龙芯则被软件生态贫乏和产业联盟弱小掣肘。但申威专注于超算领域也带来一个缺憾，就是在和人民群众最息息相关的民用PC市场，我们可能永远看不到申威的产品了。　　最后，申威是军方项目，而神威超算更是国家级工程，申威的软件和硬件产品完全可以在体制内完成内部循环。而龙芯的很多产品必须到商业市场上去拼杀。&&&&&&&&&&&&&&&　　申威自2003年诞生以来，基于Alpha自主扩展了指令集，共设计了申威1、申威2、申威1600、申威1610、申威5五款芯片，自主研发了神威睿智编译器和神威睿思操作系统，推出了搭载申威芯片的PC、服务器、高性能计算机、超算、防火墙、机架式存储服务器、大规模集群存储系统、瘦客户端、QDR&HCA卡、神威云等产品，为国家信息安全和超算建设竭尽所能，圆满完成了国家交付的任务。
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