國產(chǎn)超算發(fā)展史 - 全球最強超級計算機搭載的SW26010處理器解析

　　上榜的超算具體分布如下

　　歐洲共有105臺超算上榜（比2015年11月的107臺少2臺），總體數(shù)量下降，遠(yuǎn)遜于亞洲國家。亞洲國家的超算高達(dá)218臺，雄霸榜單，比上次的173臺有了顯著的增長。德國的超算數(shù)量在歐洲居冠，共有26臺，法國以18臺緊隨其后，英國有12臺。亞洲方面，日本以29臺位于中國之后（比2015年的37臺有顯著下降）。

　　克雷系繼續(xù)獨領(lǐng)風(fēng)騷，在所有的超算運算性能中占據(jù)19.9%的份額（比上次的25%有所下滑）。中國國家并行計算機工程中心僅憑借一臺神威太湖之光在性能上名列第二，占16.4%。IBM則獲得季軍，占10.7%，比六個月前的14.9%下降不少?；萜照?2.9%，比半年前的14.2%略微下滑。。

　　1.所有上榜超算的性能共計達(dá)566.7 pflop/s，而半年前為420 pflop/s，一年前則為363 pflop/s。性能提升的同時，漲幅較以往明顯放緩。

　　2.共有95臺超算的性能超過一億億次每秒，半年前僅有81臺。

　　3.英特爾處理器仍占有絕對多數(shù)份額——在全球超算500強中，有455臺超算采用該公司芯片，比重高達(dá)91%。IBM處理器的比重從半年前的26臺降至如今的23臺。13臺超算采用AMD皓龍系列（占2.6%），不及半年前的4.2%。

　　4.惠普公司的產(chǎn)品最多，為127臺（占25.4%），聯(lián)想緊隨其后，有84臺?？死讋t有60臺，不及半年前的69臺。半年前上榜的惠普公司產(chǎn)品為155臺，而IBM本期上榜超算為38臺，名列第五。

　　5.共用93臺上榜超算采用了加速器或協(xié)處理器技術(shù)，比半年前的104臺有所下滑。其中67臺采用NVIDIA芯片，26臺采用英特爾至強Phi技術(shù)，3臺采用ATI Radeon，還有兩臺采用PEZY技術(shù)。3臺超算同時采用NVIDIA和至強Phi加速器或協(xié)處理器。每臺超算平均采用7.6萬顆加速核心。

　　6.上榜門檻提高至LINPACK測試的285.9 tflop/s（每秒285.9萬億次運算——MIKADO譯注），半年前的門檻則是206.3 tflop/s（每秒206.3萬億次運算——MIKADO譯注）。 本次榜單的最后一名可排在上次榜單的第351位。

　　7.本榜單最后一名的性能增幅繼續(xù)低于之前6年的增長水平，現(xiàn)在這一趨勢得到進(jìn)一步加強。 從1994年至2008年，增幅為平均每年90%，但2008年以后的增幅僅為平均每年55%。

　　國產(chǎn)超算發(fā)展史

　　90年代初，為了徹底打破國外對高性能計算機的壟斷，國家派出一支年輕精干的科研小分隊，遠(yuǎn)赴美國硅谷去進(jìn)行曙光一號的研究。當(dāng)時的科學(xué)計算所所長李國杰在黑板上寫下了“人生能有幾回搏”七個大字，斬釘截鐵的對幾個年輕人說：“派你們?nèi)?，就相信你們一定能把機器給造出來！” 在每天工作十五、六個小時，長達(dá)11個月的封閉式研究后，科研小分隊成功設(shè)計出曙光一號核心部分。

　　在曙光一號的研發(fā)過程中，一些國外公司和國內(nèi)買辦對曙光一號研究小組的領(lǐng)頭人李國杰院士說，“把錢給我，我給你造出來不就完了”。但李國杰院士堅持認(rèn)為，高性能計算的核心技術(shù)必須掌握在中國人手中，這是一絲一毫都不能讓步的，不僅要做整機研制，包括存儲器在內(nèi)的配件都要自己做。

　　1.1993年，中國一臺高性能計算機曙光一號并行機終于研制成功。曙光一號的戰(zhàn)略效應(yīng)可以說是立竿見影：就在這臺高性能計算機誕生的第三天，美國便宣布解除10億次計算機對中國的禁運！成功打破了國外IT巨頭對我國信息技術(shù)的壟斷，推動信息產(chǎn)業(yè)走上了自主發(fā)展的道路。

　　2.1995年，在只有十余名研究員及500萬元經(jīng)費的情況下，中國成功研發(fā)出曙光1000大規(guī)模并行計算機。曙光1000在整體技術(shù)上居中國之首，并達(dá)到了20世紀(jì)90年代前期的國際先進(jìn)水平，其運行速度的峰值達(dá)到了每秒25億次，在當(dāng)時我國大規(guī)?？茖W(xué)工程計算中發(fā)揮了重大作用。曙光1000也榮獲了1996年中國科學(xué)院科技進(jìn)步特等獎和1997年國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎。

　　3.1998年，曙光2000問世，總體水平達(dá)到了90年代同期國際先進(jìn)水平，有些方面如機群操作系統(tǒng)、集成化并行編程環(huán)境和服務(wù)器聚集軟件等已處于國際領(lǐng)先水平。

　　4.2001年，曙光3000誕生，標(biāo)志著我國超算產(chǎn)品正在走向成熟，能兼顧大規(guī)?？茖W(xué)計算、事物處理和網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)，已然是國民經(jīng)濟信息化建設(shè)的重大裝備。

　　5.2004年，曙光公司研發(fā)出4000A，成為國內(nèi)首臺每秒運算超過10萬億次的超級計算機，并代表中國首次進(jìn)入全球超級計算機TOP 500排行榜，位列第十位。

　　6.2008年，曙光5000降生，曙光5000的系統(tǒng)峰值運算速度達(dá)到每秒230萬億次浮點運算，使中國成為繼美國之后第二個能制造和應(yīng)用超百萬億次商用高性能計算機的國家，也表明我國生產(chǎn)、應(yīng)用、維護高性能計算機的能力達(dá)到世界先進(jìn)水平。

　　7.2009年，作為第一臺國產(chǎn)千萬億次超級計算機的天河一號在湖南長沙亮相。天河一號超級計算機性能為每秒1206萬億次的峰值速度，Linpack實測性能為每秒563.1萬億次，強勁的性能使天河一號位列中國超級計算機前100強之首，也使中國成為繼美國之后世界上第二個能夠自主研制千萬億次超級計算機的國家。2010年，國防科大對天河1號進(jìn)行了升級，天河1A的實測運算能力從天河1號的每秒563.1萬億次，提升至2507萬億次，成為當(dāng)時世界上最快的超級計算機。

　　8.2010年，曙光6000問世，曙光6000以實測每秒達(dá)1271萬億次的Linpack峰值速度，在2010年第35屆全球超級計算機500強排名中名列第二。

　　9.2012年，神威藍(lán)光超級計算機投入使用。該超算使用了8704片申威1600，搭載神威睿思操作系統(tǒng)，雖然超算絕對性能并不高，但卻是中國在“市場換技術(shù)”之后，首次實現(xiàn)了超算CPU和操作系統(tǒng)的全部國產(chǎn)化。神威藍(lán)光超算峰值計算性能為每秒一千萬億次，持續(xù)性能為每秒796萬億次，性能功耗比超過741MFlops/W（百萬次浮點運算/秒?瓦），LINPACK效率為74%。

　　10.2013年，國防科大成功研制出天河2號，其高達(dá)55PFlops的性能使其傲視群雄，六度蟬聯(lián)TOP500排行榜首位。雖然在計算節(jié)點上使用的是美國Intel的CPU，但天河2號也使用了4096片飛騰1500，用于高速互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

　　如果說天河2號、曙光6000、天河1號等超算使用了國外CPU是白璧微瑕，那么，本次發(fā)布的新超算“神威太湖之光”則實現(xiàn)了CPU、操作系統(tǒng)、高速互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)等核心軟硬件的全面國產(chǎn)化——其CPU申威26010由260個核心構(gòu)成，雙精浮點峰值高達(dá)3TFlops，完全追平了Intel最好的超算芯片。

　　11.2016年6月20日，全球超級計算機500強榜單公布，使用中國自主芯片制造的“神威太湖之光”取代“天河二號”登上榜首，成為世界首臺運算速度超過10億億次的超級計算機，其每秒浮點運算峰值達(dá)到12.54億億次，持續(xù)運算能力達(dá)每秒9.3億億次，運算速度是使用intel芯片天河二號的三倍。