最新一期全球超級計算機TOP500榜單今日公布，中國自主研發(fā)制造的神威太湖之光取代天河2號名列第一，這個消息立即刷爆朋友圈。中科院計算所研究員、中國計算機學(xué)會青年計算機科技論壇（CCF YOCSEF）主席韓銀和第一時間給出點評：

　　“太湖之光為啥這么牛？它擁有一顆巨強的“芯”-申威26010，上海高性能IC設(shè)計中心設(shè)計的國產(chǎn)高性能處理器。該處理器包含有260個處理核，單片峰值性能為3.06Tflops/s。天河-2單節(jié)點采用2個Intel Ivy Bridge處理器+3個Intel Xeon Phi類GPU加速器芯片，這5個處理器芯片峰值性能相加約為3.431Tflops/s，也就是說一顆申威芯片性能大致相當(dāng)于天河-2中Intel 5個芯片的峰值性能之和！”

　　韓銀和還總結(jié)了太湖之光的3個亮點：（1）總性能93P，比天河-2又快了3倍，比第3名美國橡樹嶺實驗室的機器快了5倍，是第一臺性能接近100P的機器；（2）采用了全國產(chǎn)眾核處理器；（3）能效比達(dá)到6GFlops/W， 和Green500第一的日本機器能效比也就差不到10%，但太湖之光比日本機器規(guī)模大多了，這么大個頭能效比控制的這么好，需要有獨到的技術(shù)。　　

　　6月20日，第 23 屆高性能計算（HPC）國際頂尖會議 ISC2016 在德國法蘭克福舉行，會上提前公布第 47 次 HPC TOP500 榜單，中國的神威太湖之光系統(tǒng)（Sunway TaihuLight System）排名第一。

　　神威太湖之光系統(tǒng)

　　在國家超級計算無錫中心1000平米的主機房內(nèi)，整齊排布著兩組共40個運算機倉，每個機倉容納1024個芯片，共計40960個芯片。據(jù)介紹，其單芯片的計算能力相當(dāng)于3臺2000年全球排名第一的超級計算機，當(dāng)前性能指標(biāo)達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

　　3 大突破

　　神威太湖之光由國家并行計算機工程技術(shù)中心研發(fā)，在無錫國家超算中心安裝完成，2015年12月21日完成整機系統(tǒng)性能測試，目前由清華大學(xué)負(fù)責(zé)運營。

　　神威太湖之光運算峰值為 125.4 Pflop/s，持續(xù)性能 93 Pflop/s，比天河 2 號快了將近 3 倍，比排名第 3 的美國橡樹嶺實驗室的機器快了 5 倍，也是國際第一臺性能接近 100P 的機器。

　　美國Titan、天河二號、太湖之光參數(shù)對比

　　神威太湖之光每瓦特浮點運算次數(shù)達(dá)到了 6 億次（世界排名第 2 到第 6 的超級計算機，這個數(shù)值都在 2 億次左右），也即能耗比達(dá)到 6 Gflops/W，與 Green500 第一的日本機器相差不到10%，但太湖之光規(guī)模明顯更大，因此實現(xiàn)的技術(shù)獨到。目前，世界排名前 10 的其他超級計算機能耗比都在 2 Gflops/W 左右。

　　國家超級計算無錫中心主任楊廣文教授在接受采訪時表示，神威太湖之光一分鐘的計算能力相當(dāng)于全球72億人同時用計算器不間斷計算32年。

　　楊廣文說：“從低功耗、高集成度的處理器設(shè)計，到高速高密度的工程實現(xiàn)技術(shù)；從世界領(lǐng)先的高效水冷技術(shù)，到軟硬件協(xié)同、智能化的功耗控制方法，‘神威太湖之光’實現(xiàn)了層次化、全方位的綠色節(jié)能，功耗比達(dá)到每瓦特60.51億次運算。”

　　世界TOP6超級計算機參數(shù)

　　中國“芯”，No Intel Inside

　　ISC TOP500 榜單每年公布兩次，根據(jù)超級計算機基準(zhǔn)程序 LINPACK 測試值，評選全球最強超級計算機。

　　雖然我國處理器設(shè)計制造起步較晚、基礎(chǔ)薄弱，但通過近十年政府支持和大力投入，目前我國在超算領(lǐng)域已經(jīng)處于世界領(lǐng)先水平，也是繼美國、日本之后，第 3 個研發(fā)出超級計算機的國家。

　　位于廣州國家超級計算中心、由國防科技大學(xué)建造的天河 2 號，2013 年 6 月以 33.86 Pflop/s 的 LINPACK 測試值奪得TOP500 第一，并在接下來的 6 次榜單中蟬聯(lián)冠軍。

　　過去幾年，中國工業(yè)和研究部門注冊提交的系統(tǒng)數(shù)量劇增，中國現(xiàn)在入榜的超級計算機數(shù)量達(dá)到167臺，超過美國的165臺。

　　這也是TOP500榜單美國入圍的超級計算機總數(shù)量首次跌下第一位。

　　1993年至今中國TOP500超級計算機數(shù)量

　　1993年至今美國TOP500超級計算機數(shù)量

　　但由于天河 2 號采用了英特爾處理器，2015年4月，美國宣布對中國禁售高性能處理器。

　　這次，神威太湖之光使用我國自主研發(fā)和制造的 CPU 處理器——申威 26010（SW 26010），采用眾核+CPU架構(gòu)，含有將近 1065 萬個內(nèi)核，主內(nèi)存 1.31 PB。

　　申威260140芯片

　　搭載了兩個核心組的電路板

　　SW 26010的芯片由上海高性能集成電路設(shè)計中心研發(fā)，含有 4 個核心組，每組含有 65 個內(nèi)核，由64個計算核心（CPE）、一個管理核心（MPE）和一個內(nèi)存控制器構(gòu)成。

　　神威太湖之光核心組示意圖

　　64個計算核心排列為8x8的矩陣。4個內(nèi)存控制器總共提供了136.5GB/s的帶寬。

　　每組內(nèi)部有自己的專屬內(nèi)存空間，組間通過片上網(wǎng)絡(luò)（NoC）進(jìn)行通訊。片上網(wǎng)絡(luò)還連接著系統(tǒng)接口（SI），供芯片同外部設(shè)備通訊。

　　神威太湖之光架構(gòu)示意圖

　　神威太湖之光專為提升運算速度設(shè)計，簡單的架構(gòu)正是它運算速度勝過其他高能耗 HPC 系統(tǒng)的原因。

　　不過，申威芯片采用定制64位指令集，頻率處于中等水平（1.45GHz），而且每個核心只能執(zhí)行一個線程（不支持超線程），軟件支持也沒有Intel那么豐富。

　　但盡管如此，中國憑借一個完全基于中國設(shè)計、制造的處理器打造的新系統(tǒng)，在國際TOP500組織第47期榜單上保持第一，TOP500聲明中這樣寫道。

　　實現(xiàn)零的突破

　　除了TOP500，戈登貝爾獎（Gordon Bell Prize）也是世界關(guān)注的重點。

　　戈登貝爾獎被喻為 HPC 應(yīng)用領(lǐng)域的諾貝爾獎，每年頒發(fā)一次，授予 HPC 領(lǐng)域杰出表現(xiàn)應(yīng)用，旨在記錄變形計算發(fā)展趨勢，尤其是獎勵高性能計算創(chuàng)新應(yīng)用。獲獎應(yīng)用多為性能峰值最高，或在可擴展性方面取得特殊成就，或縮短及重大科學(xué)或工程問題時間。

　　2016年的6項提名中，神威太湖之光占了一半，分別涉及大氣、海洋、材料三個領(lǐng)域的應(yīng)用：一個完全隱藏的非靜力動態(tài)解算機，用于云分解大氣層模擬；一個高效的全球表面波，用超高的分辨率進(jìn)行數(shù)值模擬；大規(guī)模的相場模擬，用于基于Cahn-Hillard方程的粗化動力，加上減少的移動性。

　　過去24年至今，世界排名第一的超級計算機

　　加速人工智能

　　航空航天、石油勘探、車船設(shè)計、軍事應(yīng)用、新藥研發(fā)、生物信息、氣候模擬……超級計算廣泛應(yīng)用在從實體經(jīng)濟到戰(zhàn)略領(lǐng)域的諸多方面。因此，超級計算不僅僅是學(xué)術(shù)研究，也涉及國家政治問題。

　　HPC 是世界各國競相角逐的科技制高點。

　　神威太湖之光采用中國自主設(shè)計和研發(fā)的芯片，在超算領(lǐng)域樹立了新的標(biāo)桿，在美國 X86 之外建立了新的生態(tài)，可以說中國有了自己的產(chǎn)業(yè)鏈，未來還可能向其他國家輸出。

　　不僅如此，HPC 也是人工智能技術(shù)尤其是機器學(xué)習(xí)發(fā)展的關(guān)鍵之一，眾所周知，訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)除了數(shù)據(jù)，還需要巨大的計算能力。

　　神威太湖之光在 HPC 領(lǐng)域的成功，定能極大推動我國智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

　　接下來，中國制造的神威太湖之光，將為全球提供超級計算服務(wù)。