“天河一号”七大技术 四大特点 三大功能

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“天河一号”有多“超级”
作者：白瑞雪
来源：《科学之友》2009年第34期
中国首台千万亿次超级计算机“天河一号”究竟有多“超级”?以下是一组相关数字。

1206万亿次全系统峰值性能为每秒1206万亿次，Linpack实测性能为每秒563.1万亿次。

这意味着，“天河一号”计算一天，一台配置Intel双核CDu、主频为2.5 GHz的微机需要计算160年。

1PB共享存储总容量为1PB。

按国内数字图书馆应用软件的图片格式PDG为例计算，如果平均每册书大小约10MB的话，“天河一号”的存储量相当于4个国家图书馆(藏书量为2700万册)之和，能够为全国每人储存一张大小接近1 mb的照片。

19个飞船“天河一号”由103台机柜组成，每个机柜占地1.44m2、高2m、重1.5t，系统总重量相当于19个神舟飞船。

把通风等条件考虑在内，放置“天河一号”需要一个近千平方米的房间。

20万行代码全系统包含6144个通用处理器(CPu)和5 120个加速处理器(GPU)，仅系统级软件就有20多万行代码。

按照每人每小时写20行代码的速度，需要写10000h。

10Gbps互联通信网络的单根线传输速率为10Gbps，这是目前国际上最快的速率，相当于在“天河一号”计算机内部修了一条信息高速公路。

200人直接参与“天河一号”研发的科技人员有200多人，平均年龄为36岁。

6亿“天河一号”目前投资为6亿人民币。

从信息技术的发展速度预计，使用寿命预计为10年。

探秘世界最快超算天河一号处理器的性能提升一直决定着全球超级计算机运算能力的发展。

过去的约10年里，TOP500全球最高速超级计算机的总运算性能提升速度基本上和摩尔定律保持一致。

然而在2007年左右，TOP500超级计算机的性能开始明显的加速上涨，这一时间点，正是GPU被引入超级计算机的开端。

从此GPU作为超级计算机中重要的性能部件彰显着不可替代的作用，CPU+GPU的异构超算能带来比同样规模的纯CPU提供数以倍计的浮点科学计算能力。

这种“异构计算”应用的典型例子就是中国的天河一号A，它使用了超过14000颗CPU，辅以7168颗Tesla M2050 GPU，总运算能力2.5PFLOPS，成为当今全球最强的超级计算机。

天河一号主任设计师，国防科大计算机学院系统软件研究室主任杨灿群今天也到场介绍了该机的设计过程。

据称，从去年的试验性系统，到今年的天河一号A，他们将GPU加速的效率从20%提升到了70%，同时使用自主开发的节点网络系统，规模和性能是去年使用的进口成套网络系统的两倍。

NV创始人黄仁勋在2010高性能计算峰会上专门讲述了天河一号A跟随NVidia2010高性能计算峰会的脚步，我们有幸参观了国家超级计算天津中心，并进距离的深入了解其中的天河一号A超级计算机，这种机会非常难得。

国家超级计算天津中心天河一号所在国家超级计算天津中心天河的命名来自于国防科大“银河”系列超级计算机与天津的结合。

天河一号A配备了14336颗Intel Xeon X5670 2.93GHz六核心处理器(32nm Westmere-EP)，2048颗我国自主研发的飞腾FT-1000八核心处理器，以及7168块NVIDIA Tesla M2050高性能计算卡，总计186368个核心，224TB 内存，使用自主研制的互连网络架构、Linux操作系统，Linpack最大性能2.566PFlops(每秒千万亿次浮点运算)、峰值性能4.701PFlops，系统效率54.6%，技压群雄获最新全球超算TOP500排名首位，成为全球最强超级计算机。

“天河一号”超级计算机揭开神秘面纱从仅用16小时完成我国最大面积的石油地震勘探数据三维处理，帮助石油企业找寻油气资源，到肩负起中国基因组学“思考大脑”的使命，再到为2012年春晚上“天鹅湖”等节目制作绚烂多姿的背景……“天河一号”———我国目前运行速度最快的超级计算机，正揭开它神秘的面纱，成为推动新兴产业发展的重要创新动力。

超级计算机是世界高新技术领域的战略制高点，是体现科技竞争力和综合国力的重要标志。

记者了解到，在“天河一号”正式投入使用前，我国高性能计算资源相对分散，服务对象多为政府、科研单位，未能上升到服务新兴产业，直接为经济建设服务的高度。

“天河一号”的诞生改变了这一状况。

国防科技大学研究员徐炜瑕介绍，在科技部2009年正式批准成立首家国家级超算中心———国家超级计算天津中心后，天津滨海新区和国防科技大学加快了项目建设步伐。

经过一年多努力，成功研制出我国首台千万亿次超级计算机系统“天河一号”。

“为了这一刻我们等了20多年。

”国家超级计算天津中心主任刘光明是“天河一号”发展的见证者。

2010年，他代表天河研发团队赴美领取全球超级计算机500强桂冠证书。

“我们仅用7个月时间就完成机房基础建设，4个月完成‘天河一号’的安装与调试，保证了在超算性能最佳的时期得到充分利用，使其成为当前世界上获得广泛应用的最快的超级计算机系统。

”刘光明自豪地说。

的确“天河一号”投入使用以来，已对我国科研及经济产生较为重大的影响。

它打破了国外在高性能计算核心领域的技术封锁和禁运政策，为解决我国经济、国防、科技等领域的挑战性问题提供了重要手段。

深圳华大基因研究院曾代表我国参与了“国际千人基因组计划”。

院长汪建告诉记者，不断涌现的海量数据成为“基因组学”进一步发展的瓶颈，而高性能计算机为这一领域带来了曙光。

“使用‘天河一号’，过去要一年才能完成的500人基因信息关联性分析，现在只需三个多小时，对于提升我国的综合国力具有重要意义。

超级计算机“天河一号”的使用介绍主题：超级计算机“天河一号”的使用介绍主讲人：国家超级计算长沙中心应用工程师冷灿时间：2016年11月17日下午2：30地点：老T4(第五教学楼东头梯形教室)内容：本着资源共享、合作共建的原则，湖南农业大学和国家超级计算长沙中心携手成立了全国第一家国家超级计算高校分中心，面向全校所有有高性能计算需求的院系、科研平台、实验室、教师、学生提供高性能计算服务。

高性能计算所涉及的科研和教学领域主要有：粮油作物种植信息处理、农业信息化数据处理、作物生长数值模拟、大规模分子动力学数值模拟、基因表达谱数据分析、大规模CAD设计、生物信息学中蛋白质结构和相互作用预测、环境遥感数据处理等。

培训具体内容包括：1、系统平台架构2、系统编译环境3、系统登陆4、作业管理5、部署软件介绍6、软件编译与测试7、常见问题主办单位：湖南农业大学信息化建设与管理中心湖南农业大学科学技术处湖南农业大学研究生院湖南农业大学信息科学技术学院“天河一号”满负荷运行张婷表示，“天河一号”目前已经处于一个满负荷，甚至是超负荷运行的状态，每天在线运行任务超过1400多项，这是欧美国家级超算中心都很难达到的一个业务规模。

“截至目前，天津超算中心已经给全国100多家重要企业提供服务或是形成了深入的合作，已经阶段性地实现节省企业研发投入上亿元，为企业带来相关经济效益超过20亿元。

”她说。

2010年，“天河一号”落户天津滨海新区的国家超级计算天津中心，面向国内外提供石油勘探、高端装备制造、生物医药、动漫设计、新能源、新材料等领域的超级计算服务。

张婷还透露，为了满足企业对云计算服务的需求，2016年，天津超算中心将搭建一批万核的服务平台，同时与国防科技大学联合研发纯自主试验机。

国家超级计算天津中心是由国家科技部于2009年5月批准成立的.第一家超算中心，由天津滨海新区和国防科技大学共同建设。

天津超算中心座落在天津经济技术开发区(泰达)外包服务园5号楼，占用房屋面积约8,500平方米，共建有2个大型机房共约4,000平米，其中一个机房用于安放“天河一号”超级计算机，第二个机房用于云计算和系统扩充。

中国成功研制千万亿次超级计算机“天河一号”新华社长沙10月29日电：随着第一台国产千万亿次超级计算机29日在湖南长沙亮相，作为算盘这一古老计算器的发明者，中国拥有了历史上计算速度最快的工具。

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。

这是“天河一号”千万亿次超级计算机系统。

新华社发（何书远摄）Linpack是一个用Fortran语言编写的线性代数软件包,主要用于求解线性方程和线性最小平方问题。

该软件包提供了各种线性系统中的求解方法,比如各种各样的矩阵运算。

Linpack的初衷并不是制订一个测试计算机性能的统一标准,而只是提供一些常用的计算方法的实现,但是由于该软件包的广泛使用,这样就为通过Linpack例程来比较不同计算机的性能提供了可能。

这是科研人员在对“天河一号”超级计算机进行系统性能测试。

新华社发（何书远摄）数字详解“天河一号”新华社长沙10月29日电（记者白瑞雪、王玉山、喻菲）中国首台千万亿次超级计算机“天河一号”究竟有多“超级”？以下是一组相关数字。

数字一：全系统峰值性能为每秒1206万亿次，Linpack实测性能为每秒563.1万亿次。

这意味着，“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。

数字二：共享存储总容量为1PB。

按国内数字图书馆应用软件的图片格式PDG为例计算，如果平均每册书大小约10MB的话，“天河一号”的存储量相当于４个国家图书馆（藏书量为2700万册）之和，能够为全国每人储存一张大小接近１MB的照片。

数字三：“天河一号”由103台机柜组成，每个机柜占地1.44平方米、高两米、重1.5吨，系统总重量相当于19个神舟飞船。

精准预报雾霾的发生、准确定位雾霾发生原因。

日前，以国家超级计算机“天河一号”为支撑平台的“我国雾霾监测与数值预报模式系统研究”启动建设，这项研究致力于实现全国、区域、城市联动的雾霾预报与预警，将建立在京津冀、长三角和珠三角区域出现强雾霾时的应急减控对策系统。

这项研究由中国气象科学研究院、国家气象中心、清华大学、国家超级计算天津中心等单位合作开展。

国家超级计算天津中心应用研发部部长孟祥飞博士说，此项系统的研究工作将以“天河一号”为支撑平台，预计使用“天河一号”10%至20%的计算资源。

专业技术研究人员将在超级计算机上综合各项实际影响因素，建立数值模拟模型，把模拟结果与实际观测数据对照后修改、完善模型，预计通过三至五年的努力，最终实现用模型精确预报雾霾的发生和形成，此项研究将实现全国、区域、城市联动的雾霾预报与预警。

搭建出的模型能够得出更长期、更精确的雾霾预报结果，并具备为决策提供科学参考的能力。

孟祥飞介绍，研究将推动区域规划合理化，利用这项研究成果可实现对雾霾减控效果做出科学的评估，有助于准确定位雾霾发生的原因，并制定相关措施，从而实现从源头减控雾霾发生。

国家超级计算天津中心主任刘光明介绍，“天河一号”主要应用于“算天、算地、算人”等方面，目前，在航空航天、天气预报与气候预测、海洋环境模拟分析、新材料新能源、人类基因技术等重大科技创新领域取得了一批具有国际先进水平的应用成果。

其中在“算天”方面，“天河一号”已经在气候、气象、天文等方面的研究计算取得了显著成果，每年的国际气候变化大会，中方的大量数据基本都是通过“天河一号”计算得来。

相关数据显示，目前，“天河一号”为汽车装备、石油物探、动漫渲染、生物医药等相关企业带来上亿元经济效益，辐射区域和行业经济规模近百亿元。

另据美国《大众科学》杂志报道：老一代的超级计算机并不会被直接淘汰或是丢弃，相反，它们会被应用到日常生活中，做一些稍微简单一些的工作。

2011年世界上计算速度最快的超级计算机“天河一号”如今已经退出了最快计算机俱乐部，转而投入气象预报的阵营：据新华社报道，今日的天河一号已经成为预报雾霾的主要功臣。