超级计算机发展 3

1、 计算机6班 成员: 黄轩成 闵澄逸 骆源 刘洋 葛丹阳60-80年代超级计算机的发展银河系列超级计算机曙光一号天河一号天河二号我国的超级计算机研制起步于60年代。到目前为止，大体经历了三个阶段：第一阶段，自60年代末到70年代末，主要从事大型机的并行处理技术研究；第二阶段，自70年代末至80年代末，主要从事向量机及并行处理系统的研制；第三阶段，自80年代末至今，主要从事MPP系统及工作站集群系统的研制。我国早期大型机的成果：1964年我国第一台自行设计的大型通用数字电子管计算机119机研制成功，平均浮点运算速度每秒5万次。 1973年，北京大学与北京有线电厂等单位合作研制成功运算速度每秒10

2、0万次的大型通用计算机。并以该机的运算速度作为当时我国大型机的指标。 我国早期向量机的成果：1983年中国科学院计算所完成我国第一台大型向量机757机，计算速度达到每秒1000万次。1964年，美国CDC公司推出了业界第一台真正的超级计算机 CDC 6600。其具备了RISC（精简指令集）的一些基本特征。它的运算速度，当时可达到每秒300万次1978年，美国DEC公司推出第一款32位超级计算机 DEC VAX，有高达1MIPS的运算性能。在这种国际大背景下，慈云桂教授于1977年向国家提出研制每秒计算一亿次的超级计算机，理由是它对国防、产业、技术的发展都很重要。这是基于当时大型机运算水平与性能

3、提升100倍的跨越，是国家行为。“银河”巨型计算机系统是我国目前运算速度最快、存贮容量最大、功能最强的电子计算机。它是石油、地质勘探、中长期数值预报、卫星图像处理、计算大型科研题目和国防建设的重要手段，对加快中国现代化建设有很重要的作用。当时，只有少数几个国家能够研制巨型电子计算机。“银河”计算机的研制成功，提前两年实现了全国科学大会提出的到1985年“我国超高速巨型计算机将投入使用”的目标，使我国跨进了世界研制巨型机国家的行列，标志着中国计算机技术发展到了一个新阶段。1983年11月我国第一台被命名为“银河”的亿次巨型电子计算机，历经5年，在国防科技大学诞生了。它的研制成功，向全世界宣布：中

4、国成了继美、日等国之后，能够独立设计和制造巨型机的国家。1992年11月19日，由国防科技大学研制的“银河”10亿次巨型计算机在长沙通过国家鉴定。实现了从向量巨型机到处理并行巨型机的跨越，成为继美国、日本之后，第三个实现10亿次超级计算机的国家。1994年，银河超级计算机在国家气象局投入正式运行，用于天气中期预报.1997年6月19日，由国防科技大学研制的“银河”并行巨型计算机在京通过国家鉴定。该机采用分布式共享存储结构，面向大型科学与工程计算和大规模数据处理，基本字长64位，峰值性能为130亿次。该机有多项技术居国内领先，综合技术达到当前国际先进水平。目前，世界上只有少数几个发达国家掌握了高

5、性能巨型机的研制技术。“银河-III”巨型机的研制成功，使中国在这个领域跨入了世界先进行列。研制“银河”超级计算机的难度不是一般人能想象的：当时国家百废待兴，我国气象部门急需巨型机做中长期天气预报，航空航天部门急需超级计算机以减少昂贵的风洞实验经费，石油勘探部门急需超级计算机进行三维地震数据处理。有一个部门租用了外国一台中型计算机，却要由外方控制使用，算什么题目都要交给人家，中国人不得进入主控室。为了研制新一代导弹核武器，必须进行大量的数值计算和模拟来计算核武器的杀伤效能等等数据，显然不能再靠手摇计算机+人海战那么干了。“银河”系列超级计算机如今广泛应用于天气预报、空气动力实验、工程物理、石油

6、勘探、地震数据处理等领域，产生了巨大的经济效益和社会效益。国家气象中心将“银河”超级计算机用于中期数值天气预报系统，使我国成为世界上少数几个能发布至天中期数值天气预报的国家之一。由国家智能计算机研究开发中心研发的，我国首款基于超大规模集成电路的通用微处理器芯片的超算系统体积远远小于“银河一号”定点速度每秒 6.4亿，主存容量最大768 MB88100 微处理器RISC技术，大容量的动态存储器和多种大规模集成电路芯片设计了多处理机中断控制器,处理多处理机的中断请求,保证每个处理机能平等的访问内部总线上的资源,形成了一个全对称紧耦合共享存储的体系结构(SMP)左图为TOP500TOP500项目官网

7、统计，项目自1993年开始，其中1993年第500名的超级计算机运算速度为0.4GFlop/s。下图中可以看出曙光一号的运算速度可以很轻松的达到十数MFlop/s，基本可以算作达到国际先进水平。1995年的曙光1000，峰值速度每秒亿次浮点运算，与国际领先水平持平。教育行业：中国科技大学、武汉大学信息服务：1994年开通国内第一个BBS网站曙光BBS 站，三期日贷项目北京信息中心军队：总后油库管理政府：国家科委办公自动化援外项目：埃及穆巴拉克科学园 曙光天演UNIX 服务器系列及曙光天阔PC 服务器系列如今曙光已成为中国高性能服务器的著名品牌。“天河一号”超级计算机由中国国湖南长沙亮相。防科学

8、技术大学研制。部署在天津的国家超级计算机中心，其测试运算速度可以达到每秒2570万亿次。2009年10月29日，作为第一台国产千万亿次超级计算机“天河一号”在湖南长沙亮相。“天河一号”超级计算机使用由中国自行研发的“龙”芯片。而每秒钟1206万亿次的峰值速度，和每秒563.1万亿次运行速度的Linpack实测性能使这台被命名为“天河一号”的超级计算机位居同日公布的中国超级计算机前100强之首，也使中国成为继美国之后世界上第二个能够自主研制千万亿次千万亿次超级计算机的国家。这个速度意味着如果使用“天河一号”超级计算机运行计算一秒钟，其运行速度则相当于全国十三亿人连续计算八十八年。而如果用天河一号

9、计算一天，则相当于使用一台当前作为主流机型的微型计算机连续运行计算一百六十年之久。“天河一号”超级计算机的存储量，则相当于四个国家图书馆藏书量之和。2010年止，中国国防科技大学在原有的“天河一号”超级计算机的基础上，对其加速节点进行了扩充与升级。新的天河一号A超级计算机系统已经完成了安装部署，其实测运算能力从上一代的每秒563.1万亿次倍增至2507万亿次，成为2010年世界上最快的超级计算机。天河二号是国家科技部“十二五”863重大项目立项研制的项目，国防科技大学牵头进行了研发工作。近300人的研发团队从2011年开始，历时两年多才研制完成。当外界还称赞天河一号夺得世界第一时，天河二号的开

10、发工作已经悄然展开。2013年6月，经过280多人长达2年多的潜心研发，天河二号正式研制成功，并很快夺回超级计算机冠军的宝座。2014年11月17日公布的全球超级计算机500强榜单中，中国“天河二号”以比第二名美国“泰坦”快近一倍的速度连续第四次获得冠军。2015年5月，“天河二号”上成功进行了3万亿粒子数中微子和暗物质的宇宙学N体数值模拟，揭示了宇宙大爆炸1600万年之后至今约137亿年的漫长演化进程。同时这是迄今为止世界上粒子数最多的N体数值模拟。2015年11月16日，全球超级计算机500强榜单在美国公布，“天河二号”超级计算机以每秒3386千万亿次连续第六度称雄。探月工程、载人航天等政

11、府科研项目。石油勘探、汽车飞机的设计制造、基因测序等民用领域。传统手段研发新车，一般要经过上百次碰撞实验、历时两年多才能完成，而利用天河二号进行模拟，只需3到5次实车碰撞、两个月即可实现。应用于娱乐产业，现在通过超级计算机制作动漫和3D电影已经成为潮流。电影阿凡达动漫渲染制作耗时一年多完成。如果用天河二号，仅用1个月就可制作出与阿凡达动漫渲染效果相当的影片。中国商用飞机设计有限公司北京研究中心利用约2.4万CPU核开展了大型民机全参数气动优化设计，在天河二号计算6天，完成了其自身计算平台约需2年的工作量，极大地提高了优化工作效率。从目前天河二号来看，计算节点的能耗约为18兆瓦，再加上散热系统的整体