世界七大超级计算机天河一号拯救人类

武汉润丰刘光明[刘光明:掌管世界最快计算机]“舞台背景的大屏幕里圆形的龙体正在翻滚，四个柱子上的巨龙不断盘旋，舞台上代表中国的元素来回变幻……画面跟随音乐的律动时而大气磅礴，时而温柔妩媚。

”在今年的春节联欢晚会上，《龙凤呈祥》节目吸引了广大观众的目光，美轮美奂的舞美效果更是艳惊全场，这些视觉效果就是由天河―酷卡超级计算CG渲染云平台完成的，而它正是在目前世界上运算速度最快的计算机――“天河一号”基础上开发出来的应用平台。

就在全球华人欣赏春晚精彩节目的同时，世界上运算速度最快的计算机――天河一号的“爸爸”刘光明却守在冷清的天津市滨海新区服务外包园的国家超级计算天津中心的机房里。

每年春节期间，由于使用超级运算服务的企事业单位都要放假休息，天河一号超级计算机也要进入全年唯一一次关机休息时期。

“我想利用关机休息时期把这个系统再查一下，系统关机以后，安全问题、维护怎么安排等问题一直让我放不下心。

”刘光明说。

2009年6月，当时还是国防科技大学计算机学院研究员的刘光明率领工作小组来到天津滨海新区，在地方政府支持下开展国家超级计算天津中心的选址和工程建设工作。

转眼将近3年的时间了，刘光明与前年相比，头上的白发似乎又多了一些，他觉得，这是因为2011年自己面临的压力实在很大。

2010年11月14日，全球超级计算机500强排行榜在美国公布，中国天河一号超级计算机以每秒2570万亿次的实测运算速度，成为世界运算最快的超级计算机。

“我们不仅能研制出世界上最快的超级计算机天河一号，我们还将在国民经济建设中用好天河一号。

”刘光明说。

到2011年年底，“天河一号”的服务客户已超过300家，包括石油石化、生物医药、动漫影视等产业。

在带动亿元产业发展的同时，“天河一号”自身产值也已达到千万元。

目前，通过位于滨海新区和北京王府井的两个提交中心，“天河―酷卡超级计算CG渲染云平台”依靠光纤网络已为业内多家企业提供了高性能渲染服务，累计完成了将近300分钟图形渲染任务，涉及动漫电视剧、动漫电影以及大量3D数字城市类产品，甚至还吸引了美国好莱坞制作公司的青睐。

人物他是“建筑师”，建设出虚拟数字世界的高楼大厦；他是“创意师”，让数据价值推陈出新；他又是“绣花匠”，让软件代码花样翻新；他立足于“天河”系列超级计算机应用技术的研发与开拓，使“天河一号”超级计算机成为名副其实的国之重器。

他就是孟祥飞，国家超级计算天津中心党支部书记、应用研发部部长，我国“十三五”首批“国家重点研发计划”高性能计算领域最年轻的项目负责人。

“建筑师”盖“高楼大厦”1979年，孟祥飞出生在山东临沂革命老区一个小村庄，父亲是一名退伍军人，从小到大，父亲一直教育孟祥飞要爱国爱党，做堂堂正正的男子汉。

2006年，孟祥飞考入南开大学理论物理专业攻读博士。

他所学的理论物理专业需要超级计算机开展研究工作。

2010年以前，我国的科研条件比较薄弱，他的研究在国内很难找到大规模支撑平台，因此，孟祥飞只能选择通过联合培养的途径到美国继续研究物理。

留学期间，孟祥飞的科研工作取得突出成绩，导师告诉他，继续在美国工作，不仅可以完成两三篇博士论文，还能得到更加优越的科研条件。

可是，孟祥飞毅然决然地选择了回国。

2008年，孟祥飞学成回国后，得知国家超级计算天津中心正在筹建的消息，便不假思索地放弃其他工作机会加入新团队。

他信念执着：“一定要研发中国自己的‘超算’。

”孟祥飞和团队成员一起改造机房，安装电缆和机柜。

一百多台机柜，他们人拉肩扛，用双手组装完成。

为了在离地60厘米的机柜下接通信线路，他们躺在地上，拧螺丝、焊板子，一干就是几个小时。

白墙、水泥地、裸露的电缆网线，环境虽然简陋，但设备却是无价之宝。

夜间没有人值班，孟祥飞带头值晚班，并且负责系统运维任务。

近40摄氏度的高温下，毛孟祥飞，领跑超算文/李议孟祥飞22人物坯房里没有空调，只有蚊子在耳边嗡嗡地飞。

孟祥飞盯着闪烁的显示屏，实在困极了，就在装服务器的大纸箱上和衣躺下，用湿毛巾包着脸，既降温又防止蚊子偷袭，醒了再去接数不清的光纤……孟祥飞团队没日没夜奋战了七个月，“天河一号”超级计算机系统实现了稳定运行。

国家超级计算天津中心节点硬件软件资源国家超级计算天津中心是863网格项目的主结点之一，天津中心主业务计算机“天河一号”是目前世界上运算速度最快的超级计算机之一，拥有强悍的硬件配置和丰富的软件资源。

“天河一号”超级计算机包含7168个计算节点，其中每个计算节点包含2路英特尔至强X5670 CPU 和1路英伟达GPU ，整个系统的峰值速度高达4700TFlops 。

此外，系统共有262TB 内存，2PB 外存，以及自主的高速网络，能为不同的应用领域提供高质量的高性能计算服务。

“天河一号”超级计算机广泛支持第三方应用软件，在商业软件、生物医药软件、计算化学软件、计算材料科学软件、气象软件等方面都有大量的应用案例。

应用领域石油勘探千万亿次运算速度的“天河一号”超级计算机可以在极短的时间内完成了上千平方公里规模的石油数据处理，显著提高了石油勘探准确度，极大地缩短了勘探时间，这样就有利于获得更精确和更丰富的数据来进行三维计算分析，从而更精准经济快速地模拟地下油气藏分布和预测油气储量的数据。

动漫渲染利用“天河一号”千万亿次的高性能计算能力，能够快速、高质的完成动漫和影视特效的渲染，能高效、快速的实现高度复杂、高难度、大场景动漫和影视作品，也可快速、低成本的实现虚拟场景。

生物医药“天河一号”超级计算机可以模拟时间尺度达毫秒级的生物大分子的分子动力学行为，这是在其它一般超级计算机上所不能完成的。

通过分子动力学模拟来阐明生物大分子结构和功能的关系，为开发新药提供重要的理论参考。

工程仿真计算机辅助工程技术的提出就是要把工程（生产）的各个环节有机地组织起来，其关键就是将有关的信息集成，使其产生并存在于工程（产品）的整个生命周期。

在国家超级计算天津中心使用的商业软件上，依据算法、所用cpu 核数、以及域分解的划分方法不同，计算速度可以得到显著的提升，目前天津超算中心已经部署了正版的ANSYS FLUENT 、ANSYS CFX 、ANSYS Mechanical 、LSTC LS ‐DYNA 等应用软件。

超级计算机超级计算机通常是指由数百数千甚至更多的处理器（机）组成的、能计算普通PC机和服务器不能完成的大型复杂课题的计算机。

为了帮助大家更好的理解超级计算机的运算速度我们把普通计算机的运算速度比做成人的走路速度，那么超级计算机就达到了火箭的速度。

在这样的运算速度前提下，人们可以通过数值模拟来预测和解释以前无法实验的自然现象。

中国超级计算机“天河一号”超级计算机技术超级计算机技术已不再是一个新鲜的话题，美国IBM、日本NEC、中国曙光都已推出自己的超级计算机，但比较而言，以美国两院院士、“世界超级涡轮式刀片计算机之父”陈世卿博士为首的专家团队回归祖国后研发出的超级计算机仍然具有绝对的优势。

新一代的超级计算机采用涡轮式设计，每个刀片就是一个服务器，能实现协同工作，并可根据应用需要随时增减。

单个机柜的运算能力可达460.8千亿次/秒，理论上协作式高性能超级计算机的浮点运算速度为100万亿次/秒，实际高性能运算速度测试的效率高达84.35%，是名列世界最高效率的超级计算机之一。

通过先进的架构和设计，它实现了存储和运算的分开，确保用户数据、资料在软件系统更新或CPU升级时不受任何影响，保障了存储信息的安全，真正实现了保持长时、高效、可靠的运算并易于升级和维护的优势。

目前（2010年10月）世界最快超级计算机为天津国家超级计算机中心的天河-1A，速度为每秒2.5千万亿次，据悉该计算机采用了逾7000个英伟达生产的图形芯片由日本政府出资、富士通制造的巨型计算机“K Computer”目前落户于日本理化研究所，并成功从中国手中夺回运算速度排行榜第一的宝座。

日本的超级计算机首次重返第一。

“K Computer”当前运算速度为每秒8000万亿次，而到2012年完全建成时，其运算速度将达到每秒一万万亿次。

“K Computer”比现居第二的中国超级计算机速度快出约3倍，甚至比排名第2至第6的计算机运算速度总和还要快。

世界上的超级电脑在西雅图举行的SC11大会上公布的全球超级计算机TOP500排行榜上，日本“京”(K Computer)以跨越1亿亿次每秒的计算能力继续占据榜首的位置。

同时在计算能力排在前十位的系统中，有两套超级计算机系统是来自中国的，它们分别是来自部署在天津的“天河一号”以及部署在深圳的“曙光星云“高效能计算系统。

下面就让我们来看看在这个星球上计算能力最强大的系统。

世界上超级电脑种类1.K Computer 首个跨越亿亿次运算的超级计算机世界上最快的超级计算机“京”(K Computer)是日本RIKEN高级计算科学研究院(AICS)与富士通的联合项目。

“京”(K Computer)没有使用GPU加速，而是完全基于传统处理器搭建。

“京”(K Computer)的最大性能四倍于排在第二位的“天河一号”。

现在的“京”(K Computer)配备了88128颗富士通SPARC64 VIIIfx 2.0GHz 八核心处理器，核心总量705024个，最大计算性能10.51Petaflop/s，峰值性能11.28038 Petaflop/s，同时效率高达93.2%，总功耗为12659.9千瓦。

2.天河一号曾经的王者位于中国天津国家超级计算机中心的“天河一号系统”在最新的排行榜中位列第二。

计算能力达到2.57 petaflop/s。

去年，天河一号还曾在TOP500排行榜中排名榜首。

天河一号采用了CPU+GPU的混合架构。

配有14336颗Intel Xeon X5670 2.93GHz 六核心处理器、7168块NVIDIA Tesla M2050高性能计算卡，以及2048颗我国自主研发的飞腾FT-1000八核心处理器，总计20多万颗处理器核心，同时还配有专有互联网络。

造价在6亿人民币以上。

3.JAGUAR XT5 用于民用的超级计算机“JAGUAR”超级计算机系统隶属于美国能源部，坐落于美国橡树岭国家实验室。

IBM拟打造亿亿次级计算机系统据美国哥伦比亚广播公司（CBS）网站报道称，IBM公司与总部位于荷兰的Astron组织，正在计划打造一个亿亿次级（Exascale）的计算机系统，以期成为世界上最大、最敏感射电望远镜阵列的数据处理主干网。

随着全球各国紧锣密鼓的进行亿亿次（10的18次方）级别的超级计算机的研发，已开始有人下预言，摩尔定律会随着亿亿次级超算的发展，于十年内被打破。

而日前，IBM公司爆出消息称，他们的亿亿次级计算机系统，将会与未来全球最大、亦是最灵敏的“平方公里级射电望远镜阵列”（SKA）项目相连接。

SKA堪称科学上的奇观，它建成后将是世界上最大的射电望远镜阵列3000个直径15米的蝶形天线将把宇宙的景象尽收“眼底”。

待启动时，它的灵敏度将超出其他望远镜50倍，巡天速度超出1万倍。

这使其能够再现130亿年前的宇宙景象，观测到彼时残留的非常微弱的太空信号，进而对太空无线电波进行分析，研究星系演化、暗物质以及宇宙的起源。

按计划，SKA将在太空形成覆盖面积约为1平方公里的信Array息采集区，再分离、传送给计算机进行分析。

据CBS网站称，SKA每年需要存储的庞大数据估计在300PB到1500PB（拍字节）之间，而同时给出的比照数字显示，目前世界最强大的科学仪器欧洲核子研究中心（CERN）的大型强子对撞机，其每年产生的数据是在15PB左右。

因此，为了能与SKA的数据量匹配，IBM的计算机系统必须要有成为“史上最强”的决心包括将采用3D芯片制造，每日数据吞吐量将是全球互联网数据流量的两倍，而运算能力则会是当前速度最快的PC的数百万倍。

不过IBM公司显然还有时间准备，因为按计划SKA项目将在2016年动工，2024年完成。

竣工之日才是计算机系统与其相连之时。

4月3日在荷兰首都阿姆斯特丹召开的会议，已开始讨论SKA阵列选址问题。

此前，澳大利亚和南非都在为竞争其选址而奔走，而无人类活动污染的射电环境会是SKA选址最重要的考察指标之一。

中国研制的超级计算机中国研制的超级计算机2010-04-06 21：122009年10月29日，中国首台千万亿次超级计算机"天河一号"诞生。

这台计算机每秒1206万亿次的峰值速度和每秒563.1万亿次的LINPACK实测性能，使中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。

本文将简略介绍中国超级计算机的概况，包括天河一号及2010年即将面世的曙光6000的简介。

1、什么是超级计算机简单来说，超级计算机就是计算机中功能最强、运算速度最快、存储容量最大的一类计算机，通常是指由数千甚至更多的处理器(机)组成的、能运算普通PC机和服务器不能完成的大型复杂课题的计算机。

多用于国家高科技领域和尖端技术研究，是国家科技发展水平和综合国力的重要标志。

在高运算速度前提下，人们可以通过数值模拟来预测和解释以前无法实验的自然现象，多应用在工业、科研和学术等领域。

2009年世界排名第一的超级计算机走鹃(Roadrunner)在过去的11年，计算机系统的性能从Gigaflops(1986年推出的Cray 2)、到Teraflops(1997年推出的Intel ASCI Red)、再到Petaflops(2008年推出的IBM Roadrunner)，性能增长了1000倍！虽然性能提升速度迅猛，但是高性能运算领域将越来越快被刷新纪录。

2、国内超级计算机发展历程1983年我国第一台被命名为"银河"的亿次巨型电子计算机在国防科技大学诞生后，中国成了继美、日等国之后，能够独立设计和制造巨型计算机的国家。

超级计算机是一个国家科研实力的体现，它对国家安全，经济和社会发展具有举足轻重的意义。

作为国防方面和高科技发展的要素，超级计算机早已成为世界各国的竞争利器。

时至今日，我国拥有超级计算机22台(中国内地19台，香港1台，台湾2台)，居世界第5位，就拥有量和运算速度在世界上已处于领先地位。

“天河一号”研制成功背后故事：“算盘王国”新传奇来源：光明日报“天河一号”11月17日荣获运算速度世界第一的称号，令所有中国人振奋。

它的研制者——国防科学技术大学计算机学院的科研人员，经过几代人的努力，用智慧和勤劳，书写了古老“算盘王国”的新传奇。

从“双向量阵列”结构突破改革开放之初，我国技术落后，资料匮乏，面对西方国家对我实行的技术封锁政策，以慈云桂教授为代表的一大批科技人员，创造性地为我国第一台巨型机设计出“双向量阵列”的巧妙结构，突破了一系列核心关键技术，仅用5年时间就提前完成了研制任务。

1983年11月，我国首台命名为“银河”的亿次巨型计算机在国防科学技术大学研制成功，中国从此成为继美、日之后能独立设计和制造巨型机的国家。

此后，国防科大的科研人员依靠自主创新，相继研制出“银河—Ⅱ”、“银河—III”等一系列巨型机，一步步将我国高性能计算机研制技术推向国际前沿。

独创“异构协同计算技术”2007年盛夏，第34届“国际计算机体系结构年会”在大洋彼岸的美国圣地亚哥召开，“天河一号”总设计师杨学军教授的一篇题为《64位流处理器体系结构研究》的论文，引起与会者的高度关注，他们从中看到突破更高性能计算机的希望——采用“异构协同计算技术”来设计千万亿次超级计算机系统。

作为突破千万亿次超级计算机系统取得的一项理论研究成果，这一全新的“异构协同计算技术”经过一段时间的实验验证，应用到“天河一号”的工程研制中，国防科大科研人员在国际上首创CPU（中央处理器）和GPU（图形加速处理）相结合的异构融合计算体系结构。

凭着自主创新掌握的核心关键技术与深厚的工程经验积累，科研人员在短短一年时间里，完成了“天河一号”的重大技术升级与综合优化，将“天河一号”的峰值速度提高2.89倍，持续速度更是提高了3.55倍。

采用自主研制的高速互连芯片“天河一号”运算1小时，相当于全国13亿人同时计算340年；运算1天，相当于1台双核的高档桌面电脑运算620年；总的存储容量能够容纳1千万亿个汉字，相当于一个存储10亿册100万字书籍的巨大图书馆。

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天河一号”计算能力震惊世界
作者：周天一
来源：《决策与信息》2010年第12期
国际超级计算机TOP500组织近日公布：由国防科技大学研制的“天河一号”二期系统，以峰值速度4700万亿次、持续速度2566万亿次每秒浮点运算的优异性能，取代美国“美洲虎”超级计算机系统，在第36届世界超级计算机500强排名中位居世界第一。

为中国超级计算机夺得首个“世界冠军”的“天河一号”，是由中国国防科技大学在2009年9月研制成功的。

今年8月，经过重大技术升级与综合优化后的“天河一号”二期系统，在国家超级计算天津中心完成安装部署，系统调试结束后将面向国内外市场，为包括石油勘探数据处理、生物医药研究、航空航天装备研制、卫星遥感、基础科学理论计算等领域内的大规模计算提供服务。

（周天一）。