打開自主研制道路 “天河二號(hào)”給中國帶來自信

　　2015年11月16日，在美國公布了全球超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)，“天河二號(hào)”超級(jí)計(jì)算機(jī)以每秒33.86千萬億次連續(xù)第六度稱雄。而早前據(jù)報(bào)道，美國已經(jīng)決定禁止英特爾公司向中國出口與超級(jí)計(jì)算機(jī)相關(guān)的一些技術(shù)，其中也當(dāng)然包括出售至強(qiáng)芯片用于天河二號(hào)的升級(jí)。

　　此消息一出，擔(dān)任天河2號(hào)系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師以及國防科大教授盧宇彤回應(yīng)，“研制天河2號(hào)的計(jì)劃不變，將計(jì)算能力從55PFLOPS升級(jí)到100PFLOPS，美國雖然限售天河二號(hào)升級(jí)所需的IntelXeon處理器，對(duì)原本的計(jì)劃多多少少會(huì)有一定的影響，但幸好我們?cè)缬袦?zhǔn)備，不會(huì)影響天河二號(hào)的進(jìn)程”。由于Xeon E5處理器比較容易獲取，所以美國把限售的重點(diǎn)直接指向了XeonPhi計(jì)算加速卡。我國之所以想要這種加速卡，必然是考慮到了它的能耗和建設(shè)成本。

　　然而這并不能阻止我國繼續(xù)研制天河二號(hào)的步伐。這次，一個(gè)全新的天河2A將推向全球，與以往的天河系統(tǒng)相比，其運(yùn)算峰值將達(dá)到100P，重點(diǎn)是“中國計(jì)算加速卡ChinaAccelerator”首次亮相，型號(hào)為“Matrix2000”。消息一出給了美國一個(gè)完美的回?fù)?。天?A在性能提升到100P的同時(shí)，功耗幾乎沒有增加。天河二號(hào)A仍然是以自主研發(fā)的H2FS文件系統(tǒng)為核心，實(shí)現(xiàn)了1TB/s的突發(fā)傳輸，100GB/s的持續(xù)傳輸。

　　天河二號(hào)A的計(jì)算節(jié)點(diǎn)數(shù)量將從天河二號(hào)的16000個(gè)，增加到約18000個(gè)，處理器仍然沒變，還是至強(qiáng)E5-2692V2，而最引人關(guān)注的則是用“ChinaAccelerator”(中國加速器)替代了XeonPhi。Matrix2000的主要設(shè)計(jì)規(guī)格預(yù)計(jì)為16核設(shè)計(jì)，可達(dá)到2.4T的浮點(diǎn)性能，功耗比現(xiàn)有的XeonPhi少了100W。Matrix2000的內(nèi)部設(shè)計(jì)，采用了標(biāo)量與向量單元+超長指令字(VLIW)的架構(gòu)。針對(duì)全新的Matrix2000所準(zhǔn)備的軟件堆棧，包括GPDPS驅(qū)動(dòng)程序、操作系統(tǒng)、編譯器、數(shù)學(xué)庫等。在互聯(lián)層，采用了自主研發(fā)的TH-Express2+架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了自適應(yīng)(Adaptive)互聯(lián)架構(gòu)。

　　目前，Matrix2000已經(jīng)通過了驗(yàn)收，但正式投入使用時(shí)間還不確定，估計(jì)在今年就可投入。隨著天河2A的研制成功，真正打開了中國自主研制的道路，由于美國限售加速器，在這種情況下中國還能夠很快達(dá)到100P的性能，美方也是意想不到的，以為沒了他們，中國的超級(jí)計(jì)算機(jī)就停滯了，事實(shí)卻恰恰相反。

　　然而，這種具有超強(qiáng)存儲(chǔ)、計(jì)算和處理能力的超大型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用非常廣，不管是在民用、國防還是軍事領(lǐng)域都得到很好的發(fā)展。特別是軍事領(lǐng)域，發(fā)揮了關(guān)鍵作用。比如，在設(shè)計(jì)制造戰(zhàn)機(jī)或艦艇時(shí)，進(jìn)行復(fù)雜空氣力學(xué)和流體力學(xué)的試驗(yàn)和分析時(shí)常會(huì)出現(xiàn)一些困難，因?yàn)檫@需要搜集眾多數(shù)據(jù)信息以及精細(xì)建模，且要進(jìn)行大量的數(shù)字計(jì)算、模擬仿真和優(yōu)化處理，而這些對(duì)于超級(jí)計(jì)算機(jī)而言是非常簡單的，它能以最短的時(shí)間，高效、準(zhǔn)確地設(shè)計(jì)出性能最好的戰(zhàn)機(jī)，從而對(duì)戰(zhàn)機(jī)實(shí)施控制;

　　另外，處在信息化的時(shí)代情報(bào)獲取和分析，對(duì)超級(jí)計(jì)算機(jī)的需求更大。如今各種高科技應(yīng)用的產(chǎn)生，加密技術(shù)日益先進(jìn)，密鑰更換速度不斷加快，再使用人工破解已經(jīng)不大可能了，對(duì)于普通的計(jì)算機(jī)而言運(yùn)算速度不夠，短時(shí)間內(nèi)可能無法破解密碼，只有借助于超級(jí)計(jì)算機(jī)才有可能在最短的時(shí)間內(nèi)找到密鑰和破譯密碼，如此一來，我們也能夠及時(shí)有效的擺脫黑客的監(jiān)控，以此采取正當(dāng)行為。因此超級(jí)計(jì)算機(jī)如今已成為破解密碼的不二工具，推動(dòng)了信息化的進(jìn)程。而超級(jí)計(jì)算機(jī)的用途遠(yuǎn)不止于此，它的成功打開了中國的市場，給中國帶來了自信。