內(nèi)容提要：普通計算機大家都很熟悉，什么是超級計算機？它能做哪些計算，又如何計算？“天河一號”與人們的生活會有怎樣的聯(lián)系？日前，本報記者再次探訪國家超級計算天津中心，讓記者帶你一起走近“天河一號”，了解超級計算機的奧秘。

圖為國家超級計算天津中心

　　圖為“天河一號”芯片

圖為“天河一號”空調(diào)單元

圖為汽車模擬碰撞試驗

圖為“天河一號”主機

　　天津北方網(wǎng)訊：北京時間2010年11月17日，國際超級計算機TOP500組織正式發(fā)布了第36屆世界超級計算機500強排行榜，我國自主研發(fā)的“天河一號”超級計算機憑著每秒鐘4700萬億次的運算峰值速度脫穎而出，成為世界運算速度最快的超級計算機?！疤旌右惶枴眾Z取世界冠軍的消息吸引著全球媒體的眼球，也引發(fā)了人們對超級計算機的關(guān)注。普通計算機大家都很熟悉，什么是超級計算機？它能做哪些計算，又如何計算？“天河一號”與人們的生活會有怎樣的聯(lián)系？日前，本報記者再次探訪國家超級計算天津中心，讓記者帶你一起走近“天河一號”，了解超級計算機的奧秘。

　　“綠色巨無霸”

　　最瘦身最節(jié)能

　　“天河一號”的家就安在天津濱海新區(qū)的國家超級計算天津中心。磚紅色的辦公大樓上“天河”兩個大字在陽光照耀下格外醒目。走進(jìn)大樓一層的“天河一號”主機房，140多個一人多高的黑灰色機柜，猶如整齊排列的披甲武士，在將近三個籃球場大小的機房內(nèi)整整齊齊排成13排，總重量約150噸。在計算機運轉(zhuǎn)的輕微蜂鳴聲中，機柜上很多綠色小燈不斷閃爍，數(shù)萬顆高性能微處理器就像一顆顆心臟高效、有序地跳動著。

　　龐大的身軀是超級計算機最顯著的特點之一，和世界上已有的千萬億次超級計算機相比，“天河一號”算得上是身材苗條的小個子，它擁有2萬多個高性能微處理器，既可以調(diào)動全部資源全身心地服務(wù)于一項重大研究，比如大飛機、大火箭的設(shè)計制造，也可以分身有術(shù)，同時為成千上萬個中小企業(yè)提供高速運算服務(wù)?！叭缃竦摹旌右惶枴逯敌阅?、實用性能、可靠性、可用性都進(jìn)入了國際領(lǐng)先行列，”國家超級計算天津中心主任劉光明自豪地說，“目前千萬億次系統(tǒng)已經(jīng)向用戶開放使用?！?/p>

　　在主機房里記者看到的“天河一號”，就是一排排的機柜，那么與人們熟悉的個人電腦比起來，它的主機、顯示器、鍵盤和鼠標(biāo)又在哪里呢？據(jù)介紹，主機房中的每一個機柜都是超級計算機的一個計算單元，用戶可通過網(wǎng)絡(luò)終端登錄來使用超級計算機。這些終端可以是PC機、工作站、也可以是個人筆記本電腦，這些都成為超級計算機的“鍵盤鼠標(biāo)”。

　　目前，世界上為數(shù)不多的千萬億次超級計算機中，占地面積大都達(dá)到了上千平方米，而“天河一號”是如何做到占地不足700平方米的瘦身效果呢？工作人員拆下機柜上一組被稱為“刀片”的計算模塊向記者展示：“‘天河一號’采用了雙面對插式的高密度組裝方案，每一組‘刀片’都可以支持熱插拔，即插即用，這樣使得維護非常方便，機柜內(nèi)通信連線的路徑也最短，確保了信號傳送的高速率和低延時?！?/p>

　　同時，這樣設(shè)計也解決了一個關(guān)系著“天河一號”能否穩(wěn)定運行的關(guān)鍵問題?！疤旌右惶枴钡淖畲笥秒娏考s為每小時4000度電，耗電量大，如何保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行，通風(fēng)散熱至關(guān)重要。掀起主機房的地板，下面布滿了一排排冷水水管?！袄渌畯牡匕逑滤腿胗嬎銠C柜側(cè)面的空調(diào)單元，產(chǎn)生用于散熱的冷風(fēng)。機柜內(nèi)每個‘刀片’上都布滿了散熱器，冷風(fēng)經(jīng)過刀片后帶走微處理器等產(chǎn)生的熱，然后通過空調(diào)單元將熱通過回水管中的水帶到機房外，進(jìn)行循環(huán)制冷?！惫ぷ魅藛T介紹，由于采用了世界最先進(jìn)的水冷風(fēng)冷結(jié)合的新技術(shù)，“天河一號”的能效值提升了近50%，堪稱世界上最節(jié)能的超級計算機之一。

　　小塊頭有大智慧

　　1天= 620年

　　如果評價計算機的指標(biāo)只有一個，相信絕大多數(shù)人會選擇速度。而超級計算機區(qū)別于普通計算機的最大特點，正是普通計算機無法企及的運算速度。如果普通計算機的運算速度相當(dāng)于人步行的速度，那么超級計算機的運算速度，就相當(dāng)于火箭。它可以在最短的時間內(nèi)計算出復(fù)雜的、大型的、挑戰(zhàn)性的問題。比如計算未來一周的天氣預(yù)報，如果用個人電腦可能需要幾個月甚至更長時間，而采用超級計算機一兩個小時就可以完成。

　　在2000年時，運算速度在萬億次、十萬億次是超級計算機的標(biāo)志，到了2009年，百萬億次以上是超級計算機的新標(biāo)志，而千萬億次則是超級計算機的新高峰。國際超級計算大會，被譽為超級計算機領(lǐng)域的奧運會，計算機界都以能夠進(jìn)入TOP500前列來衡量一個國家制造和使用高性能計算機的水平。2009年11月18日的第34屆全球超級計算機大會上，排名前十的超級計算機中，“天河一號”成為唯一一臺非美國產(chǎn)品，中國從此成為世界上第二個有能力研制千萬億次計算機的國家。此后短短1年時間里，“天河一號”峰值速度提高了2.89倍，持續(xù)速度提高了3.55倍，在2010年底第36屆全球超級計算機大會上問鼎世界第一，標(biāo)志著我國自主研制超級計算機綜合技術(shù)水平進(jìn)入世界領(lǐng)先行列。

　　最值得自豪的是“天河一號”系統(tǒng)部分采用了我國自主研發(fā)的CPU，而正是我國首創(chuàng)的CPU與GPU融合并行計算體結(jié)構(gòu)使得“天河一號”最終領(lǐng)先世界。為此，美國《紐約時報》發(fā)表題為“中國成為世界最快超級電腦制造國”的文章稱，中國的一個科研中心已制造出了有史以來最快的超級計算機，這使得中國有資格聲稱是技術(shù)超級大國。

　　到底“天河一號”運算速度有多快呢？國家超級計算天津中心副主任朱小謙給記者做了一個形象的解釋：“天河一號”的運算峰值達(dá)到4700萬億次雙精度浮點運算，換算成我們熟悉的十進(jìn)制就意味著“天河一號”能夠在1秒鐘內(nèi)，進(jìn)行帶有小數(shù)點的十五、十六位實數(shù)運算4700萬億次。打個比方，假如每個人每秒鐘可以做一次浮點運算，“天河一號”計算1個小時就相當(dāng)于全國13億人計算340年時間，“天河一號”計算1天，就相當(dāng)于一臺雙核的個人電腦計算620年時間?！疤旌右惶枴笨偟拇鎯θ萘磕軌蛉菁{1千萬億個漢字，相當(dāng)于一個存儲10億冊100萬字書籍的巨大圖書館。

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