神威太湖之光

研发背景

超级计算机，被称为“国之重器”，超级计算属于战略高技术领域，是世界各国竞相角逐的科技制高点，也是一个国家科技实力的重要标志之一。自中国863计划实施以来，国家高度重视并且支持超级计算系统的研发，但由于基础薄弱起步较晚，在国际舞台中一直受制于人，美国更是在2015年宣布对中国禁售高性能处理器。

组成结构

神威·太湖之光超级计算机由40个运算机柜和8个网络机柜组成。每个运算机柜比家用的双门冰箱略大，打开柜门，4块由32块运算插件组成的超节点分布其中。每个插件由4个运算节点板组成，一个运算节点板又含2块“申威26010”高性能处理器。一台机柜就有1024块处理器，整台“神威·太湖之光”共有40960块处理器。每个单个处理器有260个核心，主板为双节点设计，每个CPU固化的板载内存为32GBDDR3-2133。

整体布局

至于机房摆放，太湖之光采用了两侧各20个计算机柜和存储机柜、中间单列网络系统机柜的布局，占地面积605平方米。

主要性能

1.峰值性能125.436PFlops，世界第二

2.持续性能93.015PFlops，世界第一

3.性能功耗比6051MFlops/W，世界第一

蝉联冠军

2016年6月20日，在法兰克福世界超算大会上，国际TOP500组织发布的榜单显示，“神威·太湖之光”超级计算机系统登顶榜单之首，不仅速度比第二名“天河二号”快出近两倍，其效率也提高3倍。

2016年11月14日，新一期全球超级计算机500强（TOP500）榜单，中国“神威·太湖之光”以较大的运算速度优势轻松蝉联冠军。算上此前“天河二号”的六连冠，中国已连续4年占据全球超算排行榜的最高席位。

2017年6月19日下午，在德国法兰克福召开的ISC2017国际高性能计算大会上，“神威·太湖之光”超级计算机以每秒12.5亿亿次的峰值计算能力以及每秒9.3亿亿次的持续计算能力，再次斩获世界超级计算机排名榜单TOP500第一名。本次夺冠也实现了我国国产超算系统在世界超级计算机冠军宝座的首次三连冠，国产芯片继续在世界舞台上展露光芒。

2017年11月13日，新一期全球超级计算机500强榜单发布，中国超级计算机“神威·太湖之光”和“天河二号”连续第四次分列冠亚军，且中国超级计算机上榜总数又一次反超美国，夺得第一。此次中国“神威·太湖之光”和“天河二号”再次领跑，其浮点运算速度分别为每秒9.3亿亿次和每秒3.39亿亿次。

2018年11月12日，新一期全球超级计算机500强榜单在美国达拉斯发布，中国超算“神威·太湖之光”位列第三名。

应用场景

以清华大学为主体的科研团队首次实现了百万核规模的全球10公里高分辨率地球系统数值模拟，将全面提高我国应对极端气候和自然灾害的减灾防灾能力；

国家计算流体力学实验室对“天宫一号”返回路径的数值模拟将为“天宫一号”顺利回家提供精确预测；

上海药物所开展的药物筛选和疾病机理研究，大大加速了白血病、癌症、禽流感等方向的药物设计进度。

2016年11月18日凌晨4：20时许（北京时间），2016年度“戈登·贝尔”奖的谜底终于在美国盐湖城举行的国际超算大会（SC16）上揭晓。中科院软件所杨超研究员与清华大学副教授薛巍、付昊桓等人联合北师大组成的研究团队凭借在“神威·太湖之光”上运行的“全球大气非静力云分辨模拟”应用一举摘得该项锦标，实现了我国高性能计算应用成果在该奖项上零的突破。此次全球共有6项应用成果入围“戈登·贝尔”奖最终提名，其中3项都是依托“神威·太湖之光”完成的。其余2项应用分别为国家海洋局海洋一所与清华大学合作的“高分辨率海浪数值模拟”和中科院网络中心的“钛合金微结构演化相场模拟”。

获奖记录

7月15日，权威的世界纪录认证机构吉尼斯世界纪录宣布，位于国家超级计算机无锡中心的“神威·太湖之光”在德国法兰克福国际超算大会（ISC）公布的新一期全球超级计算机500强榜单中以3倍于第二名的运算速度名列第一，是“运算速度最快的计算机”。

“神威·太湖之光”由国家并行计算机工程技术研究中心研制，全部采用中国国产处理器构建，是世界上首台峰值计算速度超过十亿亿次的超级计算机，其峰值计算速度达每秒12.54亿亿次。

依托“神威·太湖之光”，在天气气候、航空航天、海洋科学、新药创制、先进制造、新材料等重要领域取得了一批应用成果。其中，由中科院软件所、清华大学和北京师范大学申报的“全球大气非静力云分辨模拟”课题，由国家海洋局海洋一所和清华大学申报的“全球高分辨率海浪数值模式”课题，由中科院网络中心申报的“钛合金微结构演化相场模拟”课题分别入围了高性能计算应用领域的最高奖——“戈登贝尔奖”，这是中国在该领域的首次突破。吉尼斯世界纪录大中华区总裁罗文向国家超级计算机无锡中心主任杨广文先生颁发吉尼斯世界纪录认证书。

研制意义

中国计算机学会高性能计算专委会秘书长张云泉表示，“神威·太湖之光”是国内第一台全部采用国产处理器构建的世界第一的超级计算机。它是根据国家科技部863计划研制的，研制周期用了接近3年，但之前的预研时间无法估算。“其实，我们在去年底就知道‘神威·太湖之光’具有拿世界冠军的能力，但当时出于保密考虑一直没有对外发布。”

对于中国超算的国产化情况，张云泉介绍说，按照评估，“天河”系列的国产化程度是70%左右，济南超算中心的“神威蓝光”超级计算机能达到85%以上，“神威·太湖之光”的处理器则是全国产的。

“中国已在这场比赛中大幅领先”，美国劳伦斯伯克利国家实验室副主任西蒙称，超级计算机系统的每一部件均在中国本土制造意义重大。该实验室是超级计算机的主要用户，协助编制全球超级计算机500强名单。“TOP500”网站评论说，“神威·太湖之光”的性能结束了“中国只能依靠西方技术才能在超算领域拔得头筹”的时代。

“凭借一套搭载本土自主研发处理器芯片的世界一流超级计算机系统，中国巩固了在这一计算机最高领域的领导地位。”《华尔街日报》20日称，“神威·太湖之光”是中国首台未使用美国芯片技术且运行速度排名世界第一的计算机。“此前位列第一的‘天河二号’使用了英特尔公司研发的芯片，去年出台的一项美国出口禁令使该系统未能获得升级所需芯片。”

正如《华尔街日报》所说，我国863计划持续支持超级计算系统的研发，但在处理器设计制造方面，相当一段时间都不能摆脱受制于人的局面。2015年4月，美国商务部发布公告，决定禁止向中国4家国家超级计算机机构出售“至强”(XEON)芯片。当时张云泉在接受《环球时报》专访时表示，禁售短期内可能造成“天河二号”升级计划拖延，但长期来看“是倒逼中国推进超算国产化战略的重要机遇”。

专家的话可谓一语中的。时隔一年，张云泉20日再次接受《环球时报》采访时，他对国产处理器发展得这么快、并且夺得世界冠军充满感慨。他表示，美国的芯片禁运反而缩短了中国的研制周期，使我们搞出了完全自主的高性能处理器和完全自主可控的超级计算机，“西方的芯片禁运对中国可谓利大于弊”。