“天河一号”研制成功背后故事

“天河一号”研制成功背后故事：“算盘王国”新传奇

来源：光明日报

“天河一号”11月17日荣获运算速度世界第一的称号，令所有中国人振奋。它的研制者——国防科学技术大学计算机学院的科研人员，经过几代人的努力，用智慧和勤劳，书写了古老“算盘王国”的新传奇。

从“双向量阵列”结构突破

改革开放之初，我国技术落后，资料匮乏，面对西方国家对我实行的技术封锁政策，以慈云桂教授为代表的一大批科技人员，创造性地为我国第一台巨型机设计出“双向量阵列”的巧妙结构，突破了一系列核心关键技术，仅用5年时间就提前完成了研制任务。

1983年11月，我国首台命名为“银河”的亿次巨型计算机在国防科学技术大学研制成功，中国从此成为继美、日之后能独立设计和制造巨型机的国家。此后，国防科大的科研人员依靠自主创新，相继研制出“银河—Ⅱ”、“银河—III”等一系列巨型机，一步步将我国高性能计算机研制技术推向国际前沿。

独创“异构协同计算技术”

2007年盛夏，第34届“国际计算机体系结构年会”在大洋彼岸的美国圣地亚哥召开，“天河一号”总设计师杨学军教授的一篇题为《64位流处理器体系结构研究》的论文，引起与会者的高度关注，他们从中看到突破更高性能计算机的希望——采用“异构协同计算技术”来设计千万亿次超级计算机系统。

作为突破千万亿次超级计算机系统取得的一项理论研究成果，这一全新的“异构协同计算技术”经过一段时间的实验验证，应用到“天河一号”的工程研制中，国防科大科研人员在国际上首创CPU（中央处理器）和GPU（图形加速处理）相结合的异构融合计算体系结构。

凭着自主创新掌握的核心关键技术与深厚的工程经验积累，科研人员在短短一年时间里，完成了“天河一号”的重大技术升级与综合优化，将“天河一号”的峰值速度提高2.89倍，持续速度更是提高了3.55倍。

采用自主研制的高速互连芯片

“天河一号”运算1小时，相当于全国13亿人同时计算340年；运算1天，相当于1台双核的高档桌面电脑运算620年；总的存储容量能够容纳1千万亿个汉字，相当于一个存储10亿册100万字书籍的巨大图书馆。

“天河一号”采用了我国自主研制的高速互连芯片，芯片性能是目前国际最佳商用产品的两倍以上，使得CPU之间的通信速度得到大幅提升；中央处理器也首次部分采用我国自主研制的“飞腾—1000”芯片。

军民融合创造“中国速度”

从去年9月“天河一号”一期系统研制成功，到升级后的二期系统安装部署并投入使用，在短短一年时间里，“天河一号”在工程实施上创造了另一个惊人的“中国速度”。

2007年，我国制定出台《国家中长期科学和技术发展规划纲要》，将研制千万亿次超级计算机系统列入其中。其时，为突破千万亿次超级计算机关键技术进行了多年预先研究的国防科大计算机学院，抓住这一机遇，积极申报“千万亿次高效能计算机系统研制”项目，被列入国家“863”计划重点攻关课题，进入国家创新体系建设行列。同年10月15日，党的十七大召开，胡锦涛同志在大会报告中提出:要更好地发挥天津滨海新区在改革开放和自主创新中的重要作用。这一论述让国防科大眼睛一亮。不久，由校领导率领的专家考察组来到天津滨海新区，探讨开展科技合作事宜，双方一拍即合，迅速达成科技合作协议。

2009年5月，科技部批准成立国家超级计算天津中心。一个月后，双方正式签署共建国家超级计算天津中心合作协议，天津滨海新区为千万亿次超级计算机系统研制提供配套资

金支持，之后，他们又投资专项经费用于超算中心建设与推广应用。

“‘天河一号’之所以能在较短时间内研制成功，又能在一年的时间里完成技术升级并投入使用，这是走军民融合式自主创新道路带来的高速度与高效益。”国防科学技术大学计算机学院政委刘学民说。

中国“天河－号”成为全球最快超级计算机

2010-11-15 07:40 来源：新华网打印本页关闭

国际TOP500组织14日在网站上公布了最新全球超级计算机500强排行榜，经过技术升级的中国“天河一号”二期系统(天河-1A)雄居首位。

“天河一号”2009年10月底由国防科学技术大学研制，2010年在国家超级计算天津中心安装部署，其问世标志着中国成为继美国之后，第二个能够研制千万亿次超级计算机的国家。升级后的“天河-1A”实测运算速度可达每秒2570万亿次。

美国橡树岭国家实验室的“美洲虎”超级计算机此前排名第一，在新榜单中，其排名下滑一位。“美洲虎”的实测运算速度可达每秒1750万亿次。

排名第三的是中国曙光公司研制的“星云”高性能计算机，其实测运算速度达到每秒1270万亿次。其他排名前十的超级计算机分别位于日本、法国、德国和美国。

“中国正在快速发展自己的高性能计算能力，”排行榜编撰人之一、美国田纳西大学计算机学教授杰克·唐加拉接受新华社记者采访时表示，“这将有助于中国更好地在全球舞台上参与竞争。”

“天河-1A”主要采用了美国公司生产的处理器。不过，唐加拉表示，“天河-1A”内部的互联技术由中国研究人员研发，具备“最先进”水平。互联技术主要涉及处理器之间的信息流动，对于超级计算机的整体性能起到关键作用。

“就处理器技术而论，中国与美国相比确实还显落后，”唐加拉说，“不过，中国正在该领域展开研发，如果中国在一到两年时间内在处理器技术方面可以与美国媲美，我不会感到惊讶。”

在500强榜单上，美国入围的超级计算机数量最多，达到274个；欧洲国家有125个超级计算机入围，其中德国和法国并列首位，均有26个；亚洲只有84个，其中中国达到41个。

唐加拉认为，中国在超级计算机领域发展迅猛并非对美国领先地位的“威胁”，但却可以看作是“美国正在失去高性能计算技术优势地位的一个迹象”。

TOP500是全世界最权威的超级计算机排名榜。从1993年起，作为对全球已安装的超级计算机进行排名的权威机构，国际TOP500组织以计算机实测速度为基准，每年两次发布世界上最快的500台超级计算机排名。14日在网站公布的是第36版排行榜，国际TOP500组织本月中旬将在美国新奥尔良召开大会，正式公布排行榜。