勇闯天河 探秘“天河一号”超级计算机

“天河一号”的强大性能

随着我国经济持续不断地发展，科学技术、军事、医药研究等领域已经对千万亿次甚至更高性能的计算机提出了现实需求。“天河一号”超级计算机是我国近年来自主研发的具有国际领先水准的超级计算机，它的研制者仍然是国防科技大学，1983年面世的中国第一台亿次计算机“银河一号”同样诞生在这所大学。在中国传统文化里，“天河”是银河的别称，这台计算机的名字也暗示着我国超级计算机天津中心与“银河一号”计算机诞生地之间的合作。

采用了“多阵列可配置协同并行体系结构”等7项关键创新技术的“天河一号”超级计算机，综合技术水平位居世界前列，具有高性能、高能效、高安全和易使用的特点。作为中国高技术研究发展计划(863计划)中的重大项目，“天河一号”超级计算机的设计始于2008年。

 “天河一号”

2010年年底，这台由103个机柜组成，占地面积近千平方米，总重量155吨的庞大计算机安装到了中国两个国家级超级计算中心之一的天津中心，向国内外用户提供超级计算服务。“天河一号”将在资源勘探、生物医药研究、航空航天装备研制、金融工程、新材料开发等方面得到广泛应用。同时，国防科学技术大学随后在“天河一号”的基础上，对加速节点进行了扩充与升级，新的“天河一号A”系统已经完成了安装部署，其实测运算能力从上一代的每秒563.1万亿次倍增至2507万亿次，成为目前世界上快的超级计算机！

不过在这里读者肯定有一个疑问。对超级计算机而言，应该如何测量、确定它的性能呢？下面我们就来介绍一下目前国际流行的主流测试方式——Linpack。

银河一号和银河巨型计算机简介

1983年，由国防科学技术大学研制成功。银河巨型机由主机系统（包括中央处理机大容量主存贮器、海量磁盘存贮子系统和维护诊断处理机等）、外围系统（包括若干台用户处理机及相应的各种外部设备）组成，在研制中，科技人员从理论和实际上解决系统结构设计和软、硬件设计及生产、调试中提出的许多新课题，开创和使用许多新技术、新工艺。

由于采用功能部件、多流水线同时工作方式，该机运算速度每秒1亿次以上。主机系统的软件，采用软件工程化设计方法，分层模块结构。各模块功能相对独立，接口清晰，可扩充性强，具有易读性、可维修性和可靠性的特点。

对于机器的结构和生产，在理论分析的基础上，通过大量实验，解决了高频信号传输、平行短风路通风散热、低压大电流电源与低损耗馈电系统，建立高精度，高密度、多层印制板生产工艺和生产线，形成国内首家巨型计算机生产基地。取得这项成果，使中国计算机技术发展到一个新阶段，跨入世界研制巨型计算机国家行列。中共中央军委主席邓小平签发嘉奖令，给国防科大计算机研究所记集体一等功。——摘自《三湘之》，由湖南图书馆提供

1983年11月21日，中国第一台每秒钟运算达1亿次以上的计算机——“银河—I”在长沙研制成功。

1992年11月19日，“银河—Ⅱ”10亿次巨型计算机在长沙通过国家鉴定。

1997年6月19日，“银河—Ⅲ”并行巨型计算机在北京通过国家鉴定。

“天河一号A”特点：

（1）高自主：自主研制了3款大规模集成电路芯片、4类结点、2套网络和15种PCB电路板；自主研制了操作系统、编译系统、并行程序开发环境与科学计算可视化系统。

（2）高性能：峰值性能4700TFlops，持续性能2507TFlops（Linpack实测值），位列2010年6月Top500第一位。

（3）高能效：系统能效620.54MFlops/W，位列2010年6月Green 500第四位。

（4）高安全：操作系统符合B2级安全标准，提供基于隔离的用户安全工作环境。

（5）易使用：提供统一的全系统资源管理视图，友好的系统管理使用界面，一体化的并行应用集成开发环境和虚拟化的网络计算环境。