“天河一号A”摘取高性能计算机世界冠军(转载)

新的世界冠军——天河一号A（图片由Nvidia公司提供）

【CSDN综合】据多方消息，由国防科技大学自主研制、在国家超级计算天津中心完成安装部署的天河一号A（Tianhe-1A），以Linkpack最大性能2.507 PFlops（千万亿次浮点运算/秒）的速度，远超2010年6月发布的世界TOP500高性能计算机排行榜上位居榜首的美国橡树岭国家实验室Jaguar（Cray公司研制），成为新的世界冠军。

在6月的TOP500榜单上，中国的高性能计算机占据了24个席位。其中曙光星云位居亚军。

高性能计算机，也称超级计算机，多用于计算密集的科学仿真，在能源、石油、地球物理、气象、科学计算、生物信息、网游（网易的魔兽就部署了IBM高端刀片集群）、金融等各种领域应用广泛，据说，宝洁公司在研究薯片怎样装入包装盒而不碎的方案时，也应用了高性能计算机进行仿真。由于高性能计算在国防、军事上至关重要，某种意义上也象征着一个国家的IT技术实力。但是，高性能计算由于造价高昂，编程困难，导致应用门槛高，一直有“高处不胜寒”的问题。

天河一号A采用了CPU+GPU的混合架构，系统效率有很大提升。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。它的峰值性能高达4.7PFlops。造价在6亿人民币以上。

据美国《纽约时报》报道，TOP500排行榜的维护者之一、美国橡树岭国家实验室的Jack Dongarra教授（美国工程院院士）上周曾经参观天河一号A，称印象深刻，将完胜原来的冠军Jaguar。他还表示，虽然新的TOP500榜单11月1日才发布，但是相信很难有其他机器超过天河一号A。

天河一号A达到世界领先水平的消息在美国媒体也引起了震动，《华尔街日报》撰文称，中国的高性能计算机实力增长很快，开始赶超一直处于领先地位的美国，已经引起美国的不安。

美国劳伦斯-利弗莫国家实验室CTO Mark Seager称：“这无疑将改变高性能计算市场的游戏规则，现在已经进入了过渡阶段，表明经济竞争力在由西方向东方转移。”而弗吉尼亚理工的助理教授Wu-chun Feng表示：“美国在高性能计算领域的统治地位受到威胁是非常恐怖的，人们可以说这打击了我们经济的未来。”

Dongarra教授分析，虽然天河一号A主要采用美国公司的芯片，但高性能计算机的核心技术——网络通信部分是中国自己开发的，它处理数据的速度是一般使用的InfiniBand的两倍，而且系统里也开始有中国自己的芯片，看上去也很有前途，只是还需要一两年。

另一位高性能计算专家Steven J. Wallach（美国工程院院士、HP前大型系统部门的CTO、Cray奖得主）则认为TOP500榜单上名次其实意义不大。他表示，榜单当然很有意思，但只是瞬间的成就而已，世界永远不会停止。而且拿标准测试测速是一回事儿，实际上是否能付诸实用，则是另一回事儿。

10月28日-29日在北京举行的2010中国高性能计算学术年会上发布了最新的中国高性能计算机排行榜TOP100，天河一号A也荣登榜首。第二名是曙光星云。第三到第五名的分别是中科院过程工程所的Mole-8.5 Cluster、上海超算中心的魔方、中科院超算中心的联想深腾7000。

CSDN记者在此次年会上采访了高性能计算专家、中科院计算所常务副所长孙凝晖博士。他说，此次会议反映出目前国内高性能计算行业的几个特点：一方面社会对高性能计算的需求增长很快，已经有很多行业真正开始实际应用并取得成效，厂商的热情也很高；一方面，从技术上来看，GPU的应用和云计算都是高性能领域的新热点；另外，今年第一次有微软这样的纯软件厂商积极参与，是一个好现象。他对微软致力于高性能计算普及非常赞赏。孙所长表示，国外高性能计算会议上应用软件厂商非常活跃，其中很多规模不大，但作用非常重要。国内高性能计算机现在应用上不去，主要原因就是相关的应用软件开发跟不上，需要政府和业界引起重视。此外，他还透露，由于目前高性能计算主要基于的MPI与云计算的核心之一MapReduce都不能根本解决计算难题，学术界正在探讨新的编程方式。

HMPP架构图（来自CAPS公司网站）

说到新的编程方式，法国CAPS公司的首席科学家Francois Bodin教授在本次年会上介绍了他们的HMPP方案，由编译器、预处理器和运行库组成，可以在CPU、CUDA、OpenCL之上提供一个抽象层，并支持C/Fortran混合编程语言，简化CPU+GPU混合架构下的编程。

除了天河之外，Nvidia是年会的另一个明星，天河系统升级加入Nvidia的Telsa GPU计算卡，在提高运算能力的同时大大降低了能耗，可以说是绝佳的成功案例。

微软此次高调出席高性能学术年会，也引起了各方的兴趣。据悉，微软2004年建立高性能计算组，开始高性能计算研发，并很快在美国总部和中国上海两地创建了研发团队。历经6年，开发了三个版本的高性能计算系统Windows HPC Server（此次年会推出了最新版本2008 R2），已经夺取了高性能计算市场15%的份额，其中与曙光公司合作的曙光5000A成功跻身世界TOP500十强。微软的高性能计算团队与中国国产芯片龙芯有很好的合作。更有意思的是，由于微软提供集成的服务，其高性能计算机系统在成本上反而具有优势，上海汽车工业总公司方面表示，他们在评估之后将原来基于Linux的HPC系统改为Windows HPC系统，总系统的使用成本减少了30%到40%。

与盖茨当年以每个家庭都有PC的愿景类似，微软科学计算事业部的愿景是使每个科技工作者都能方便、低成本地使用高性能计算。可以说，Windows操作系统和Office等很多桌面软件的界面和操作、Visual Studio编程工具语言与平台都为广大用户和程序员熟悉，是微软实现这一愿景的基础。在会议展场记者看到了微软以Excel为前端的高性能解决方案，在部署了Windows HPC集群后，只需借助一个插件，从事金融计算的非IT人员就可以非常直观地通过Excel和往常一样调用后端高性能计算集群，进行大规模运算。Windows HPC Server 2008 R2还支持将系统中闲散的工作站加入计算集群（通过COW），并可以让用户选择调用在Azure云计算平台里的资源，提供了极大的透明度和灵活性，这些都给记者留下了很深印象。

CSDN记者还在会场采访了微软高性能计算首席架构师徐明超博士，谈及他的成长经历、技术感悟，访谈将刊登在2010年12期《程序员》杂志，敬请关注。