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“天河一号”全方位揭秘 2009年10月29日 这是“天河一号”千万亿次超级计算机系统 10月29日，国防科技大学成功研制出的峰值性能为每秒1206万亿次的“天河一号”超级计算机在湖南长沙亮相。我国成为继美国之后世界上第二个能够研制千万亿次超级计算机的国家。超级计算机又称高性能计算机、巨型计算机，是世界公认的高新技术制高点和21世纪最重要的科学领域之一。 中国首台千万亿次超级计算机“天河一号”诞生之际，计算机专家对这台全方位的结构、特点与功能进行了全方位解读。 峰值性能１２０６万亿次是质的飞跃 ２００８年９月下线的中国第一台超百万亿次超级计算机“曙光５０００Ａ”，运算峰值速度为每秒２３０万亿次。一年后，随着“天河一号”研制成功，中国高性能计算机的峰值性能提升到了每秒１２０６万亿次。 这个数字意味着，“天河一号”计算一天，一台配置Ｉｎｔｅｌ　双核ＣＰＵ、主频为２．５ＧＨｚ的微机需要计算１６０年。就共享存储总容量而言，“天河一号”的存储量相当于４个藏书量为２７００万册的国家图书馆。 “我听到‘天河一号’研制成功的消息时很震惊，我们原来预计千万亿次的计算机要到２０１０年底才在中国出现。”中国科学院软件所研究员张云泉说，“这是我国高性能计算机发展史上新的里程碑。” 高性能计算机又称巨型计算机或超级计算机。在超级计算机不断提高运算速度的过程中，千万亿次是一个难以逾越的“瓶颈”。 美国早在上个世纪９０年代就提出了做千万亿次巨型计算机的目标，直到２００７年才实现。截至２００９年６月，世界上仅有３台千万亿次的计算机。 “国际计算机界认为，从百万亿次提升到千万亿次是一个质的变化，不可能通过单纯扩大规模来实现，而是需要体系结构上的改变。”国防科技大学教授窦文华说，“天河一号”采用了全新的多阵列可配置协同并行的体系结构，从而实现了系统性能的提升。 窦文华认为，这种体系结构具备构建下一个量级即万万亿次计算机的能力，将会成为下一代高新计算机的主流结构。 千万亿次计算机的出现，为中国高科技计划的实施提供了一个更为广阔的平台。 “某些领域的现实需求，已经超出了目前巨型机的能力。”窦文华说，气候预报、环境控制、飞行器设计、系统生物学等领域都需要千万亿次甚至更高性能的计算机。因此，“天河一号”投入使用后，必将推动科学研究的速度。 七大技术四大特点打造“中国第一” 一台千万亿次的“天河一号”，是否等于１０个百万亿次巨型机之和？中国科学院院士周兴铭说，系统的效能绝不是各单元计算效能的简单叠加。 “如果用高性能微处理器直接堆出一个千万亿次的系统，功率会大得惊人，用户可能连电费都付不起，同时机器的可靠性很低，根本无法稳定工作。表面上看‘干活’的器件多了，结果却是‘三个和尚没水吃’。”周兴铭说，“天河一号”采用７项关键技术，使得“一加一”的结果尽量接近“二”，从而发挥出机器最大的整体效能。 这７项技术包括：多阵列可配置协同并行体系结构、高速率扩展互联通信技术、高效异构协同计算技术、基于隔离的安全控制技术、虚拟化的网络计算支撑技术、多层次的大规模系统容错技术和系统能耗综合控制技术。 周兴铭介绍说，由于采用了一系列创新技术，这台计算机具有四大特点： ——高性能。无论是１２０６万亿次的峰值性能，还是５６３．１万亿次的Ｌｉｎｐａｃｋ实测性能，均位于国内榜首、世界一流。 ——低能耗。能耗是每瓦电创造的计算效能，“天河一号”目前能效为每瓦４．３亿次运算，与２００９年６月公布的Ｔｏｐ５００（全球超级计算机前５００强）排名第一的美国“走鹃”（Ｒｏａｄｒｕｎｎｅｒ）相当。参照２００９年６月公布的Ｇｒｅｅｎ５００（全球绿色超级计算机前５００强）排名，“天河一号”可以位居第５。 ——高安全。“天河”实现了不同用户间数据和工作信息的相互隔离。对用户来说，相当于到银行租个保险柜，钥匙掌握自己手里。 ——易使用。“傻瓜化”的操作界面和菜单、鼠标等常规操作，让机器的使用变得简单。同时，作为一台国际通用的标准化的超级计算机，“天河”上能运行来自各行业的各种程序，不存在兼容性问题。 公共服务设施承载三大功能 按照工程计划，“天河一号”将于２００９年底至２０１０年在天津市滨海新区落户，成为国家超级计算天津中心的业务主机，面向国内外提供超级计算服务。 “天河”工程办公室主任李楠说，“天河一号”在投入使用后将实现三大功能。 第一，作为提供超级计算服务的全球公共科研设施，“天河”向国内外用户开放。无论身在何处，用户都可以通过国际互联网使用“天河”进行科学计算。 第二，