有聊丨超算五连冠的天河二号是何方神圣？
　2015-07-15 来源：腾讯科技 刘芳文

　　7 月 13 日，在德国法兰克福召开的“2015 国际超级计算机大会”上，由中国国防科技大学研制的“天河二号”（TH—2）超级计算机系统，再次位列世界超级计算机 500 强排行榜之首。“天河二号”的五连冠地位由此确立。

　　何方神圣？

　　“天河二号”位于广东的国家超级计算广州中心，是一组由中国国防科技大学研制的异构超级计算机，为“天河一号”超级计算机的“继承者”。

　　2013 年底交付使用后，“天河二号”开始对外承担运算项目任务，广泛涉猎实验、科研、教育、工业等诸多领域。它也是国防科技大学承担完成的国家“863”计划和“核高基”国家科技重大专项项目。

　　“天河二号”共有 16000 个运算节点，每节点配备两颗 Xeon E5 12 核心的中央处理器、三个 Xeon Phi 57 核心的协处理器（运算加速卡）。累计 32000 颗 Xeon E5 主处理器和 48000 个 Xeon Phi 协处理器，共 312 万个计算核心。

　　自 2013 年 6 月起，“天河二号”成为世界上最快的超级计算机。这一霸主地位，至今牢牢未破。

　　国之利器，必当自持

　　“天河二号”拥有首创的异构体系结构、自主定制的高速互连网络、新型并行编程模型框架等技术创新，它的高速互联系统、容错技术、节能技术、操作系统、前端处理器及软件等都由中国自主研发。

　　例而言之，在操作系统上，“天河二号”采用麒麟操作系统与基于 SLURM（Simple Linux Utility for Resource Management，资源管理用单一 Linux 公用程序）的全局资源管理。

　　在前端处理器上，“天河二号”的计算节点前端处理器为 4096 颗国防科技大学研发的 FT—1500 16 核心 SPARC V9 架构的处理器，40 奈米制程，运作时钟频率 1.8GHz，热设计功耗 65 瓦，峰值性能 144GFLOPS，主要作运算任务调度管理之用。再如其电源管理附带综合化能耗控制技术，也是由国防科技大学自主开发而成的。

　　国之利器，必当自持。2015 年 4 月，美国政府开始禁止美国企业向中国出口与超级计算机相关的技术。鉴于“天河二号”的中央处理器是由英特尔提供的，不少人因此对“天河二号”的前途感到担忧。“天河二号”立志建立起中国自主可控的信息产业体系，加快自主研发步伐的战略势在必行。

　　正如超算 500 强排行榜编辑杰克·唐加拉所说，“‘天河二号’系统以利用中国开发的技术而著称，该系统的大多数特色技术都是在中国开发的。”有消息称，国防科技大学已开始对“天河二号”进行系统升级。在不久的将来，采用国产芯片取代英特尔的“天河二号”升级系统，还会将其计算性能再提高一个量级。

　　速度超人也亲民

　　“天河二号”运算速度的理论峰值为 54.9PFLOPS，实际峰值则为 33.86PFLOPS。如此“独孤求败”的速度，和我们的现实生活有什么联系吗？

　　当然有。目前，“天河二号”不仅应用于助力探月工程、载人航天等政府科研项目，还在石油勘探、汽车飞机的设计制造、基因测序等民用方面大展身手。

　　与我们普通人关系更密切的是，“天河二号”可以将动漫和 3D 电影的生产速度大大提升。此外，广东省教育厅建起“教育管理公共服务平台”和“教育资源公共服务平台”两个平台，其中包含几十套教育教学业务系统，能为社会提供全方位的决策支持、教育教学管理、教育信息查询等服务，将有效提升教育监管和服务水平。“天河二号”不仅跻身教育管理界，更在新药研发、天气预报等诸多关系到国计民生的领域内风生水起。

　　“天河二号”的业界伙伴

　　在超算领域，“天河二号”不孤单。先来看看此次 500 强排行榜中，由“天河二号”所领衔的 Top 5 一览表。

　　事实上，以上这个排序已保持了一年多未变动。在此次榜单的前十套系统中，美国占据了一半份额，其余由中国、日本、瑞士、沙特阿拉伯、德国各占据一套。其中唯一一套新系统是沙特阿拉伯的“Shaheen II”（位列第7），位于阿卜杜拉国王科技大学，基于 Cray XC40 超算系统。

　　在 500 强中，中国入围 37 套，这个数字和过往相比并不算高，但整体性能变化不大，这或许从侧面证明了中国在超算建设上尚精不尚多，更具理性精神。

　　最新有消息称，IBM 将与英伟达（Nvidia）和美国能源部合作，协力建造两座新的超级计算机中心，重点关注于如何充分利用超级计算机的性能。

　　在此计划中，到 2018 年，两部命名为 Sierra 和 Summit 超级计算机将投入使用。顶级科技公司加码超算领域，将使这一领域的竞争之火愈燃愈烈，而“天河二号”也将在未来展开霸主保卫战。

　　（本文综合了央视等媒体的报道）