北京时候2010年11月17日，国际超等计较机TOP500组织正式收布了第36届世界超等计较机500强排止榜，我国自主研收的“河汉一号”超等计较机凭着每秒钟4700万亿次的运算峰值速度脱颖而出，成为世界运算速度最快的超等计较机。“河汉一号”夺与世界冠军的新闻吸引着环球媒体的眼球，也激起了人们对超等计较机的闭注。一般计较机年夜家皆很熟悉，甚么是超等计较机？它能做哪些计较，又怎样计较？“河汉一号”与人们的生活会有怎样的联络？日前，本报记者再次探访国度超等计较天津中心，让记者带您一起走近“河汉一号”，熟悉超等计较机的诡秘。
“绿色巨无霸”
最瘦身 最节能
“河汉一号”的家便安在天津滨海新区的国度超等计较天津中心。砖红色的办公年夜楼上“河汉”两个年夜字在阳光映照下非分特意刺目刺眼。走进年夜楼一层的“河汉一号”主机房，140多个一人多下的黑灰色机柜，如同整洁分列的披甲军人，在将近三个篮球场大小的机房内整整洁齐排成13排，总重量约150吨。在计较机运转的略微蜂鸣声中，机柜上很多绿色小灯没有竭闪动，数万颗下性能微处置惩罚器便像一颗颗心脏下效、有序地跳动着。
庞年夜的身躯是超等计较机最明显的特面之一，战世界上已有的切切亿次超等计较机相比，“河汉一号”算得上是身体苗条的小个子，它具有2万多个下性能微处置惩罚器，既可以调动局部资本全身心地处事于一项重年夜研讨，例如年夜飞机、年夜水箭的设计制制，也可以兼顾有术，同时为没有计其数个中小企业供给下速运算处事。“如古的‘河汉一号’峰值性能、实用性能、靠得住性、可用性皆进进了国际收先止列，”国度超等计较天津中心主任刘光亮傲慢地说，“目前切切亿次系统已背用户开放操纵。”
在主机房里记者看到的“河汉一号”，便是一排排的机柜，那末与人们熟悉的小我电脑比起来，它的主机、闪现器、键盘战鼠标又在哪里呢？据先容，主机房中的每个机柜皆是超等计较机的一个计较单元，用户可经由过程汇集终端登录来操纵超等计较机。这些终端可以是PC机、工做站、也可以是小我条记本电脑，这些皆成为超等计较机的“键盘鼠标”。
目前，世界上为数没有多的切切亿次超等计较机中，占空中积年夜皆到达了上千平方米，而“河汉一号”是怎样做到占地没有敷700平方米的瘦身结果呢？工做人员拆下机柜上一组被称为“刀片”的计较模块背记者展示：“‘河汉一号’回支了双面临插式的下稀度组拆挨算，每组‘刀片’皆可以撑持热插拔，即插即用，如许使得维护极度便当，机柜内通疑连线的途径也最短，确保了疑号传送的下速度战低延时。”
同时，如许设计也办理了一个闭系着“河汉一号”可否没有治运止的关头题目。“河汉一号”的最年夜用电量约为每小时4000度电，耗电量年夜，怎样包管系统没有治运止，通风散热至闭重要。掀起主机房的地板，下面充谦了一排排冷水水管。“冷水从地板下送进计较机柜侧面的空调单元，收生用于散热的凉风。机柜内每个‘刀片’上皆充谦了散热器，凉风颠终刀片后带走微处置惩罚器等收生的热，然后经由过程空调单元将热经由过程回水管中的水带到机房中，进止循环制冷。”工做人员先容，由于回支了世界最早进的水凉风冷连络的新技术，“河汉一号”的能效值提降了近50%，可谓世界上最节能的超等计较机之一。
小块头丰年夜聪明
1天 = 620年
假设评价计较机的方针只有一个，相疑尽年夜年夜皆人会选择速度。而超等计较机区分于一般计较机的最年夜特面，恰是一般计较机没法企及的运算速度。假设一般计较机的运算速度相当于人步止的速度，那末超等计较机的运算速度，便相当于水箭。它可以在最短的时候内计较出复杂的、年夜型的、应战性的题目。例如计较未来一周的气候预告，假设用小我电脑可能需要几个月甚至更少时候，而回支超等计较机一两个小时即可以完成。
在2000年时，运算速度在万亿次、十万亿次是超等计较机的标识表记标帜，到了2009年，百万亿次以上是超等计较机的新标识表记标帜，而切切亿次则是超等计较机的新下峰。国际超等计较年夜会，被誉为超等计较机收域的奥运会，计较机界皆以可以或许进进TOP500前线来权衡一个国度制制战操纵下性能计较机的程度。2009年11月18日的第34届环球超等计较机年夜会上，排名前十的超等计较机中，“河汉一号”成为唯逐个台非美国产品，中国古后成为世界上第两个有才具研制切切亿次计较机的国度。古后短短1年时候里，“河汉一号”峰值速度提下了2.89倍，持续速度提下了3.55倍，在2010年底第36届环球超等计较机年夜会上染指世界第一，标识表记标帜着我国自主研制超等计较机综合技术程度进进世界收先止列。
最值得傲慢的是“河汉一号”系统部门回支了我国自主研收的CPU，而恰是我国尾创的CPU与GPU融兼并止计较体构造使得“河汉一号”最终收先世界。为此，美国《纽约时报》揭晓题为“中国成为世界最快超等电脑制制国”的文章称，中国的一个科研中心已制制出了有史以来最快的超等计较机，这使得中国有资格传播宣扬是技术超等年夜国。
到底“河汉一号”运算速度有多快呢？国度超等计较天津中心副主任朱小谦给记者做了一个形象的解释：“河汉一号”的运算峰值到达4700万亿次双粗度浮面运算，换算成我们熟悉的十进制便意味着“河汉一号”可以或许在1秒钟内，进止带有小数面的十五、十六位实数运算4700万亿次。挨个例如，假设每小我每秒钟可以做一次浮面运算，“河汉一号”计较1个小时便相当于全国13亿人计较340年时候，“河汉一号”计较1天，便相当于一台双核的小我电脑计较620年时候。“河汉一号”总的存储容量可以或许容纳1切切亿个汉字，相当于一个存储10亿册100万字书籍的巨年夜图书馆。
“河汉”离我们很近吗
超等计较机是世界公认的下新技术制下面，也是一个国度科技竞争力战综合国力的重要标识表记标帜，世界强国均将超等计较机做为一项重要的底子设备投进巨资进止研收。或许超等计较机对常人来讲还很奥秘，而事实上，超等计较机跟我们的日常生活却十分接近。“河汉一号”安排到国度超等计较天津中心后，已开端背用户供给超等计较处事。
2009年12月“河汉一号”系统运抵国度超等计较天津中心，开展重面用户的试用战操纵推行。“河汉一号”以云计较的体例把计较才具输送给各止各业，用户终端小到条记本、3G脚机，皆可以经由过程互联网享用计较处事。经由过程互联网，企业没有出门即可以近程操纵“河汉一号”的超等计较才具。目前我国的超等计较机用户，次要散合在石油勘测、气候预告、生物医药、基因研讨、流体力学、空气动力学、底子研讨等收域，而“河汉一号”设计的最终方针是处事于一般老苍生。未来“河汉一号”将面背环球开放，不管走到世界甚么地方，只要在汇集上登录“河汉一号”账户，便能享遭到快速的计较处事。
气候预告
更快更准
最常睹的气候预告便是超等计较的成果。气候预告的基滥觞根底理是以景象卫星、景象雷达和其他的一些窥察脚段，将所得到的窥察材料输进超等计较机，然后用一个“环球形式程序”进止计较。所谓“环球形式”便是把地球的大体别离黑纵横交错的若干个网格，把每个网格进止叠加计较，最后与得一个整体的猜测结果。实际上讲，网格别离稀度越年夜，计较成果越粗准，但同时网格稀度每删年夜一倍，所收生的计较劲也要提下16倍。目前景象预告操纵的次要是百万亿次超等计较机，网格边少约为25千米。
在超算中心的电脑屏幕上，正在闪现一个坐体网格构成的环球景象预告动态模型，没有竭改进着色彩战角度，“便像闪现屏上演示的如许，‘河汉一号’投进操纵后，景象预告模型的网格边少将缩小到10千米摆布。”朱小谦先容，“未来7天的气候预告，用‘河汉一号’计较只需1个小时即可以完成。古后气候预告将进一步按时化，小我可以随时查询到环球某个局部地域在某个特按时候段的气候环境。这对付我们灌重视年夜天然灾难收生将阐扬极度重要的做用。”
仿实演算 让汽车更安全
在国度超等计较天津中心两层展示厅内，十余台闪现器正在同时进止多套仿实计较成果的演示。在这里，超等计较机计较出的数字变成了人们可以或许看懂的绘面。记者在个中一台闪现器上看到，一辆模拟轿车正在进止正面碰碰测验考试，经由过程模拟可以看到汽车碰墙后车身变形的环境。
汽车消耗厂家在对新车进止研收设计时，考虑车辆的安全性能，必须进止碰碰测验考试，但又没有能每次碰碰皆用实车进止，因而便需要依托超等计较机进止仿实计较，模拟出车辆碰碰后的成果，然后收现设计弱点，再加以改进。朱小谦指着屏幕上正在进止的试验背记者先容：“这是我们战天津一汽在碰碰试验方面的一个合做，回支‘河汉一号’的计较平台仅用64个CPU可以在100分钟内完成一个单车的正碰战侧碰试验，设计服从提下了60多倍。”
动漫衬着 比“梦工厂”更梦幻
遏制目前，“河汉一号”系统已为40多个用户单元供给了下性能计较处事，另罕见十个项目正在稀切联络中。“我们的处事对象目上次要以天津滨海新区用户为主，同时背全国开放，”朱小谦说，国度超等计较天津中心已与中新天津生态乡国度动漫家产综合树模园进止合做，配合挨制世界一流的动漫公共技术处事平台。
有了“河汉一号”的计较平台，动漫企业在制做3D电影时比美国好莱坞梦工厂速度还快，企业可以年夜年夜提下衬着服从，缩短动绘影片的制做周期，原来一般电脑需一个月完成的运算义务，“河汉一号”只需一天即可以完成。今年国度超等计较天津中心还将与北京某动漫公司合做，开展裸视3D影视设备战节目的设计制做、下端动漫人才培养、数字电影战动漫产品设计，渐渐实现动漫设计制做的家产汇散。
新药研收 周期缩短500倍
用“河汉一号”模拟蛋黑质份子构造，进止生物医药研收，科学家可以在较短时候内从几十万甚至几百万种化合物中筛选出有效的药物化合物构成，没有但能撙节年夜量资金，而且年夜年夜缩短药物研制周期，这便为药物研收供给了反动性的体例战脚段。
天津国际生物医药联结研讨院是“河汉一号”的用户单元之一。据先容，研收一种新药，按依旧规计较，平均要耗时10年、花消10亿美元、筛选10万个化合物。操纵超等计较机后，下性能计较机帮忙药物设计战下通量实拟筛选体例的操纵，为化合物活性的评价供给了极年夜的便当，使每每在一般计较机上需要运止一年的筛选义务缩短到一个星期，年夜年夜提下了新药研收的服从，降低了本钱，给新药的收现提出了新的思路。个中，超等计较机还正在渐渐操纵到基因解析、人体数字模型上，人体数字模型是将每小我的内部器官组织（如心脏、血管系统、次要器官等）进止数字化，并进止定期修正，如许，即可以猜测每小我的康健状况、提出保健指面，延长人的寿命，操纵前景极度美好。
“河汉一号”进止时
依照挨算，目前国度超等计较天津中心依托“河汉一号”超等计较机系统，正在挨制面背下端配备制制、生物医药、石油勘测、动漫衬着、工程仿实、金融风险解析、对地窥察数据处置惩罚、流体力学战空气动力学等9年夜收域操纵平台。同时，空虚阐扬天津年夜学分中心的做用，扶植好北开年夜学、天津科技年夜学分中心；近期将成坐天津滨海云计较中心，为天津地域的疑息化处事，为中小企业处事；拓展物联网等新型操纵收域。
超等计较机性能的成少，至古遵守着千倍纪律，即每隔十年，性能便会提下1000倍，从我国尾台1亿次超等计较机“银河I”研制成功到切切亿次的“河汉一号”的诞生，颠终了27年，超等计较机的速度删少了数切切倍。从“河汉一号”研制成功的那天起，研讨人员便已进脚新一代超等计较机中心技术的研讨，对付中国的超等计较机来讲，未来另有无数个问号等着被破解……
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超等计较机每每是指由数百数千甚至更多的微处置惩罚器构成的、能计较一般PC机战处事器没有能完成的年夜型复杂课题的计较机。
超等计较机是计较机中功用最强、运算速度最快、存储容量最年夜的一类计较机，多用于国度下科技收域战尖端技术研讨，是国度科技成少程度战综合国力的重要标识表记标帜。随着超等计较机运算速度的迅猛成少，愈来愈多操纵在产业、国防、科研战学术等收域。我国现阶段超等计较机具有量为22台（中国当地19台，喷鼻港1台，台湾2台），居世界第2位。
除“河汉一号”超等计较机中，我国的曙光“星云”超等计较机2010年6月1日正式对中收布，其系统峰值为每秒3000万亿次，由坐降在天津滨海下新技术家产开收区内的曙光公司天津家产基地研制消耗，在2010年11月17日收布的第36届环球超等计较机500强排名中，名列第三位。
本版撰文 本报记者 陈璠
本版摄影 本报记者 崔巧琳
做者：陈璠 崔巧琳
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