自主可控的“神威•太湖之光”超级计算机问鼎世界超算冠军

2016年6月20日，在德国举行的超算大会(ISC)上传来喜讯，中国超级计算机连续第七次荣登全球最快超级计算机排名(TOP500)榜首。本届TOP500排名中，中国超过美国成为打入TOP 500数量最多的国家，这是第一次有美国以外的国家做到这一点。同时，第一次在全球最快的超级计算机中全面使用了中国制造的微处理器芯片。

本届榜单排名第一的是由国家并行计算机工程技术研究中心研制完成的“神威•太湖之光” 超级计算机。这是世界上首台运行速度超过十亿亿次的超级计算机，也是我国第一台全部采用国产CPU构建的、全球运算速度最快的超级计算机，真正实现了我国超级计算机核心技术的自主可控。

“神威•太湖之光”是由“十二五”国家863计划“高效能计算机及应用服务环境(二期)”重大项目支持。系统全面采用国家科技重大专项核高基专项支持的由国家高性能集成电路设计中心研制的“申威26010”众核处理器。“神威•太湖之光”超级计算机系统的峰值性能达到每秒12.53亿亿次、持续性能为每秒9.3亿亿次、系统能效比高达每瓦特60.51亿次，三大技术指标均居世界第一，运算能力超过上届全球排名前五位的超级计算机的总和。“神威•太湖之光”能够达到这样的计算速度，源于其在体系结构、高速互连、系统软件等关键技术上都实现了前所未有的创新和突破，带来了性能的跨越式发展。

【采访，863计划高性能计算机总体组组长钱德沛教授：“这次神威获得世界第一是一个里程碑式的事件。去年上半年，美国宣布对国防科大以及它支持的几个超算中心实行禁运，也就是美国最新的处理器、加速器不能卖给我们了，那么当时很多人担心这样会拖中国高性能计算机研发的后腿，这次神威拿到第一，我觉得是很好地回答了这个问题，因为神威全部采用国产的高性能处理器，也就是说，我们完全可以基于自己的核心技术，来开发世界上最快的计算机。”】

“神威•太湖之光”超级计算机系统具备三大亮点：一是全面采用自主研制的“申威26010”众核处理器。该处理器采用了片上融合的异构众核体系结构。这种独创性的体系结构，在5平方厘米的方寸之间，集成了260个运算核心，数十亿晶体管。单芯片计算能力相当于3台2000年全球排名第一的超级计算机，足以比肩当前超级计算机领域最先进的处理器，打破了国外的技术封锁。二是系统软件全部自主研发，包括操作系统、编译器、运行时等基础软件，以及以OpenACC为代表的应用程序开发工具，建立了基于申威CPU的软件生态链，保证了全系统的高效运行。三是采用世界领先水平的超大规模系统低功耗控制和高密度组装技术，其绿色指标、单机仓组装密度在本届TOP500排名中均居第一。

“神威•太湖之光”的研制成功，标志着我国超级计算机不再仅仅以速度胜出，而是在核心软硬件自主可控、运算性能、绿色指标等方面均实现了历史性跨越。

【采访，863计划高性能计算机总体组组长钱德沛教授：大家都知道计算已经成为和实验观察，和理论分析同样重要的科学研究手段，也就是依靠计算，也就是我们经常所说的数值模拟，能够使我们对客观世界的认识达到一个新的水平，如果没有这样的手段的话，我们很多今天的科学研究是做不到的，我们的科学发现是做不到的，特别是像今天很流行的大数据，大数据背后如果没有大计算，或者是高性能计算的话，谈不上它的应用，所以计算实际上是和我们的科学研究，和我们的工程实现，和我们的老百姓是密切相关的，所以连续几次，这个国家高性能运算专项都得到了科技部的支持，那么它对于我们国家科技创新，对于改变传统产业的面貌，像升级改造，提高基础竞争力，对提高我们国家安全的保障，改善人民生活都有不可替代的作用。】

2015年底，“神威•太湖之光”落户国家超级计算无锡中心，由清华大学负责运营，为国家科技创新和地方经济建设发展服务。依托“神威•太湖之光”，我国首次实现了全球10公里高分辨率地球系统数值模拟，这一成果将全面提高我国应对极端气候事件和自然灾害的减灾防灾能力，同时大大增强中国在全球温室气体减排谈判中的“科学话语权”。上海药物所开展的药物筛选和疾病机理研究，短短2周便完成常规需要10个月的计算，大大加速了白血病、癌症、禽流感等方向的药物设计进度。中科院软件所、中船重工702所、西安电子科技大学等多家研究机构，也基于“神威•太湖之光”开发出一系列高性能应用课题。目前，科研团队已开发的应用涵盖航空航天、气候气象、生物信息、材料科学、船舶工程、计算化学、先进制造等多领域多学科，同时，“神威•太湖之光”还将会为培育物联网、大数据、动漫制作等新兴产业提供强大的支撑平台。