高性能计算HPC梦想征途[权威资料].doc

高性能计算HPC梦想征途 　　让欧洲粒子物理研究所（CERN）的科学家们找到“上帝粒子”的，是一个全球性的超级计算机网络。它帮助科学家们从5年累积的海量监测数据中，找到了希格斯玻色子存在的证据。 　　美国国家大气研究中心怀俄明州超级计算中心，刚刚上线了每秒能实现2万万亿次运算的气候研究超级计算机，用以分析研究中心和美国海洋暨大气总署（NOAA）在过去半个世纪里统计的地面和天气观测数据，它能模拟大气或海洋的变化，对暴雨、飓风进行准确的追踪、预警。 　　淘宝的量子统计系统是淘宝掌柜离不开的工具，它能对销售、收藏等数据进行实时分析，让掌柜们随时了解顾客的喜好、地理位置，分析、解读店铺的经营状况。作为淘宝进行服务增值的利器，它同样是依靠高性能计算实现的。 　　近十年来，高性能计算的每一步发展都推动了科技、商业的深刻变革。在超级计算系统不断刷新记录的同时，人类在军事航天、核工业、能源勘探、天气预报、生命科学、基因分析、游戏视频制作、电力、教育、工程、政府决策、互联网服务等众多领域，也获得了飞速发展的可能。 　　在今年6月召开的2012国际超级计算机大会上，超算TOP500排行榜单（以下简称TOP500）中全球最快的超算系统的浮点运算速度已经达到了16.32　PetaFLOPS（千万亿次/秒）。仅几个月后，美国橡树岭国家实验室刚刚建成的超级计算系统Titan，就凭借20　PetaFLOPS以上的峰值性能改写了这一记录。在刚刚结束的2012年全国高性能计算学术年会上，与会专家预测：峰值100　PetaFLOPS的超算系统将在2014年到2015年之间出现在中国。 　　超级计算系统从P级计算（PetaFLOPS，千万亿次）迈向E级计算（Exascale，百亿亿次）时代的时间表越来越明确，未来的无限可能将如何展开？面向云计算、大数据时代的应用，E级计算面临的真正挑战又是什么？对于中国，超级计算这条路又应该如何走下去？ 　　E级计算猜想 　　技术对国家发展带来的巨大实惠远超人们的想象。据IDC预计，百亿亿次级计算将极大推动科学进步，增加各国的工业和经济竞争力，改善人们的生活品质。这也是为什么今天美国、日本、中国、俄罗斯等和欧盟，均在E级计算领域不惜投入展开激烈竞争的原因。 　　科技、经济发展对高性能计算的依赖，已让计算力成为国力的表征。在美国能源部（DOE）发布的一份关于百亿亿级计算的研讨报告中，曾经充分论述了百亿亿级超级计算系统在美国能源与环境、国家安全、高能物理、核物理和天体物理等研究项目中的价值。在这份报告中，百亿亿次计算被视为支撑核能、生物学与生物燃料、材料、气候建模研究，确保国家核储备安全，以及探索宇宙奥秘和发现微观物质组成的“必要条件”。 　　在通往E级计算时代的阶梯上，中国与美国的差距到底有多大呢？在TOP500排行榜中，中国的两套超算系统“天河1A”和“曙光星云”进入了TOP10榜单，分别排在第五位和第十位。“天河-1A”的Linpack性能已达到2.57　PetaFLOPS，峰值达到4.7　PetaFLOPS。在TOP500 　　的榜单上，中国有68套超算系统上榜，成为仅次于美国的第二大超算国家。 　　国际超算权威专家、TOP500的发起人之一Hans　Werner　Meuer博士曾用“极具震撼力”来形容中国超算的发展。2011年，中国发布了首台自主研发CPU及底层系统的千万亿次超算系统“神威蓝光”，将全世界高性能计算领域技术专家的眼光转移到中国。Hans　Werner　Meuer 　　在接受Super　Computers记者的采访时表示：“‘神威蓝光’意味着中国已经形成了足以改写未来产业格局的技术储备。” 　　在2012中国高性能计算TOP100（以下简称中国TOP100）榜单上，共有8家厂商上榜，国内厂商数量为6家，国外厂商只剩下IBM和惠普两家。曙光以36%的份额超过IBM，夺取了TOP100数量份额第一的宝座，浪潮则以12%的份额位居第三。中国计算机学会高性能计算专委会秘书长张云泉认为，曙光与IBM之间的竞争正在加剧，而浪潮等厂商崛起，意味着中国本土厂商在高性能计算市场位置的巩固。在应用领域，由中科院计算技术研究所自主研发的龙芯系列CPU，也开始在嵌入式应用、桌面应用、服务器应用领域处处开花。现在，龙芯在工业领域的市场份额已达到了5%。基于未来“百亿亿次”计算时代的众核架构应用，浪潮还推出了全自主研发的HPC专用“云冈”刀片服务器等产品。 　　E级计算不得不推倒“能耗墙” 　　采用了8700个计算核心（SW　1600）但电力消耗仅为百万瓦特，这正是让Hans　Werner　Meuer等高性能计算领域的专