天河二号超级计算机

天河二号超级计算机由国防科学技术大学研制的超级计算机系统01研究历程技术参数应用领域组成结构性能特点前景展望目录030502040607所获荣誉社会评价存在问题世界纪录目录0908010基本信息“天河二号”是由国防科学技术大学研制的超级计算机系统，以峰值计算速度每秒5.49×1016次、持续计算速度每秒3.39×1016次双精度浮点运算的优异性能位居榜首，成为2013年全球最快超级计算机。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3兆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1600万年之后约137亿年的漫长演化进程。同时这是当时（至2015年）为止世界上粒子数最多的N体模拟；2010-2015年，“天河二号”超级计算机连续六年在全球超级计算机500强榜单中以每秒3.386×1016次计算称雄。2016年6月20日，新一期全球超级计算机500强榜单公布，使用中国自主芯片制造的“神威·太湖之光”取代“天河二号”登上榜首。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“天河二号”位列第四名。2019年11月18日，全球超级计算机500强榜单发布，中国超算“天河二号”排名第四位。2022年上半年的榜单，中国的天河二号位列前十。研究历程研究历程“天河二号”超级计算机与操作人员2009年，中国首台千万亿次计算机“天河一号”研制成功，运行“核高基”专项支持研制的银河麒麟操作系统，名列当年的国际超级计算机TOP500排行榜世界第五位、亚洲第一位的排名，并使中国成为继美国之后世界上第二个能够研制千兆次超级计算机的国家。2010年时，我国研制的首台千兆次超级计算机“天河一号”曾在全球TOP500超级大型计算机排行榜中排名第一，但在2011年时被日本最新研发的超级计算机“京”超越了。到了2012年，美国的“泰坦”又超越了日本的“京”。“天河二号”由280人历时两年多研制完成，耗资约1亿美元。研发耗资约1亿美元，由国家科技部、广东省人民政府、广州市人民政府共同出资建设。2013年下半年，它将在广州超级计算中心投入运行，其先导系统已开始为生物医药、新材料等领域用户提供服务。从2010年11月14日天河一号排名世界第一到2013年6月17日天河二号再登世界超算之巅，从天河一号4.7千兆次到天河二号5.49×1016次，从超级计算机由千兆(10×1015)次级迈入万兆(10×1016)次级计算速度，这是国防科技大学天河团队再次创造的“中国速度”。组成结构组成结构天河2号由16000个节点组成，每个节点有2颗基于IvyBridge-EXeonE52692处理器和3个XeonPhi,累计共有32000颗IvyBridge处理器和48000个XeonPhi,总计有312万个计算核心。天河二号每个XeonPhi使用其中的57个核心，而不是使用全部的61个，因为使用61个在运算周期协调方面会有问题，而使用57个核心能够加速4个执行线程，并且在每个线程单周期可以达成4Gflops的运算量，运行在1.1GHz的XeonPhi可以生产1.003Tflops的双精度运算能力。如果考虑CPU,2IvyBridge*0.2112Tflop/s+3XeonPhi*1.003Tflop/s=3.431Tflops,2个IvyBridge+9个XeonPhi单个节点可以有3.431Tflops运算能力，16000个节点总计可达54.9PFlops性能。每个运算节点有256GB主存、而每个XeonPhi板载8GB内存，因此每个节点共有88GB内存，总计16000个节点一共有1.404PB内存，而外部存储器容量方面更是高达12.4PB.在每个主板上有2个计算节点，而每个框架则有16个主板，4个框架组成一个机柜，整个系统由125个机柜组成。每个计算节点主板分为两块，一块CPU一块APU,CPU上有4核IvyBridge、内存和一个XeonPhi协处理器,而APU基板上则承载着5个XeonPhi协处理器.CPU和APU之间有5个水平插入的链接口，由IvyBridge内置的PCI-E2.0进行连接，虽然IvyBridge内置为PCIExpress3.0接口，但XeonPhi仅支持2.0,单个通路为10Gbps带宽。计算节点的前端处理器为4096个FT-1500处理器，FT-1500处理器是由国防科技大学为天河1研发，其可以说是天河1项目的最大收获，其为16核心的SparcV9架构处理器，在40nm工艺情况下运行频率为1.技术参数技术参数天河二号型号为TH-IVB-FEP使用光电混合传输技术（OptoelectronicsHybridTransportTechnology），使用自制的THExpress-2主干拓扑结构网络连接，以13个大型路由器通过576个连接端口以光电传输介质与各个运算节点互联，控制器名为NRC，使用90纳米制程，单个控制器的数据吞吐量2.56Tbps，终端网络接口使用名为NIC的控制器，以PCI-E2.0接口链接，数据传送速率6.36GB/s。麒麟操作系统、基于SLURM（SimpleLinuxUtilityforResourceManagement，资源管理用单一Linux公用程序）的全局资源管理。UbuntuLinux。（UbuntuOpenStack运行在256个高性能节点上，而且在接下来的数月将会增长至超过6400个节点。性能特点性能特点天河二号是当今世界上运算速度第二快的超级计算机，综合技术处于国际领先水平。它有五大特点：一是高性能，峰值速度和持续速度都创造了新的世界纪录；二是低能耗，能效比为每瓦特19亿次，达到了世界先进水平；三是应用广，主打科学工程计算，兼顾了云计算；四是易使用，创新发展了异构融合体系结构，提高了软件兼容性和易编程性；五是性价比高。2013年6月，天河二号以峰值速度（Rpeak）每秒54,902.4TFLOPS（万亿次浮点运算）、持续速度（Rmax）33,862.7TFLOPS，超越泰坦超级计算机（Rpeak27,112.5TFLOPS，Rmax17,590.0TFLOPS），成为当今世界上最快的超级计算机。这个成绩于2013年6月17日提交至TOP500。实际上，在早前的运行测试中，仅使用16,000个运算节点中的90%，亦即14,336个节点，LINPACK运算速度就达到30.65PFLOPS的性能水准，超过前任“泰坦”的74%。国际TOP500组织2013年11月18日公布了最新全球超级计算机500强排行榜榜单，“天河二号”以比第二名美国的“泰坦”快近2倍的速度登上榜首。同样在2013年6月，天河二号以2,061GTEPS的成绩在Graph500上排名第六。Graph500是一个对超级电脑的数据密集型运算处理性能进行的一个排行榜，在此榜单上排位第一的是IBM红杉，成绩是15,363GTEPS。“天河二号”的系统存储总容量相当于600亿册每册10万字的图书。假设每人每秒钟进行一次运算，“天河二号”运算一小时，相当于13亿人同时用计算器算上1000年。应用领域应用领域天河二号(7张)天河二号已应用于生物医药、新材料、工程设计与仿真分析、天气预报、智慧城市、电子商务、云计算与大数据、数字媒体和动漫设计等多个领域，还将广泛应用于大科学、大工程、信息化等领域，为经济社会转型升级提供重要支撑。

天河二号逐步在生命科学、材料科学、大气科学、地球物理、宇宙、经济学，以及大型基因组组装、基因测序、污染治理等一系列事关国计民生的大科学、大工程中“大显身手”。此外，国家超算广州中心积极推动国际交流与合作，利用天河二号为国外研究机构提供高性能计算服务。据悉，科技部近年不断加大对超算应用软件研发的投入。“十二五”以来的相关研发投入已超过2亿元。预计“十三五”期间投入将进一步加大。根据该专项“面向大规模科学计算的高性能多核CPU”课题计划安排，2011年中国将采用FT-1500CPU构建全自主国产千万亿次计算机——“天河二号”。借助天河二号的“计算神功”，国产C919大型客机开展了高精度外流场气动计算；中科院上海药物研究所开展了75万个小分子化合物的结合亲和力评估，完成了600多个各类药物的体内外活性测试评价。前景展望前景展望目标是到2020年，形成中国高端通用芯片和基础软件产品的自主研发与产业体系。面向3G移动通信网络的智能手机嵌入式软件平台以及3G应用网络化运行平台的研发及产业化，"核高基"专项安排了"智能手机嵌入式软件平台研发及产业化"和"面向新型网络应用模式的网络化操作系统"课题，已经取得较大进展。”

所获荣誉所获荣誉2010年，中国国防科学技术大学研制的“天河一号”曾在第三十六届超级计算机TOP500榜单上名列第一，2011年时排名第二，2012年排名已下降至第五，我“天河二号”又重返冠军领奖台。

2013年，在德国莱比锡举办的2013年度全球超级计算机技术大会，负责调查有关全球各国研发大型超级计算机排行情况的国际大型超级计算机TOP500组织，公布了最新全球超级计算机TOP500强排行榜榜单；在本次大会上由中国政府国家科技部与中国国防科学技术大学共同研制的名为“天河二号（”又称银河2号）的大型超级计算机以每秒3.386×1016次的浮点运算速度成为全球最快的超级计算机。2014年6月，由国防科技大学研制并落户国家超级计算广州中心的天河二号超级计算机，23日再次荣登全球超级计算机500强排行榜榜首，获得世界超算“三连冠”。天河二号超级计算机是国防科技大学承担的国家“863”计划和“核高基”国家科技重大专项项目。2014年11月，在美国新奥尔良市召开的世界超级计算机大会上，天河二号在国际TOP500组织首次正式发布的超级计算机高性能测试排行榜上位居世界第一。此前，由该组织发布的第44届世界超级计算机500强排行榜中，天河二号以峰值计算速度达每秒5.49×1016次、持续计算速度达每秒3.39×1016次位居榜首，获得“四连冠”。2015年7月13日，国际TOP500组织在德国举行了2015年国际超级计算机大会，并在大会上发布全球超级计算机500强最新榜单，中国“天河二号”以每秒3.386×1016次的浮点运算速度第五次蝉联冠军，获得“五连冠”。存在问题存在问题速度第一效率落后天河二号的实用性、效率难令人满意。，2014年6月公布的世界超算500强天河二号计算效率为61.7%，效率排名第一的IBMnx360M4效率高达99.8%，速度排名第四的日本k计算机以93.2%效率排名效率第十八。

高性能处理器缺少2015年4月9日，美国商务部发布报告，决定拒绝英特尔公司向中国的国家超级计算广州中心出售至强芯片用于天河二号系统升级的申请。国家超级计算长沙中心、广州中心、天津中心和国防科技大学四家国家超算中心被列入出口管制名单。

社会评价社会评价电机电子工程师学会认为天河二号的落成以及重登TOP500第一“标志着中国坚定承诺将在超级电脑领域发起一