“天河一号”研制成功背后故事:“算盘王国”新传奇

http://www.cnr.cn/junshi/zgjd/201011/t20101126_507385543.html

“天河一号”千万亿次超级计算机系统的资料照片。(图片来源:资料图)
　　

“天河一号”11月17日荣获运算速度世界第一的称号,令所有中国人振奋。它的研制者——国防科学技术大学计算机学院的科研人员,经过几代人的努力,用智慧和勤劳,书写了古老“算盘王国”的新传奇。
　　从“双向量阵列”结构突破
　　改革开放之初,我国技术落后,资料匮乏,面对西方国家对我实行的技术封锁政策,以慈云桂教授为代表的一大批科技人员,创造性地为我国第一台巨型机设计出“双向量阵列”的巧妙结构,突破了一系列核心关键技术,仅用5年时间就提前完成了研制任务。
　　1983年11月,我国首台命名为“银河”的亿次巨型计算机在国防科学技术大学研制成功,中国从此成为继美、日之后能独立设计和制造巨型机的国家。此后,国防科大的科研人员依靠自主创新,相继研制出“银河-Ⅱ”、“银河-III”等一系列巨型机,一步步将我国高性能计算机研制技术推向国际前沿。
　　独创“异构协同计算技术”
　　2007年盛夏,第34届“国际计算机体系结构年会”在大洋彼岸的美国圣地亚哥召开,“天河一号”总设计师杨学军教授的一篇题为《64位流处理器体系结构研究》的论文,引起与会者的高度关注,他们从中看到突破更高性能计算机的希望——采用“异构协同计算技术”来设计千万亿次超级计算机系统。
　　作为突破千万亿次超级计算机系统取得的一项理论研究成果,这一全新的“异构协同计算技术”经过一段时间的实验验证,应用到“天河一号”的工程研制中,国防科大科研人员在国际上首创CPU(中央处理器)和GPU(图形加速处理)相结合的异构融合计算体系结构。
　　凭着自主创新掌握的核心关键技术与深厚的工程经验积累,科研人员在短短一年时间里,完成了“天河一号”的重大技术升级与综合优化,将“天河一号”的峰值速度提高2.89倍,持续速度更是提高了3.55倍。
　　采用自主研制的高速互连芯片
　　“天河一号”运算1小时,相当于全国13亿人同时计算340年;运算1天,相当于1台双核的高档桌面电脑运算620年;总的存储容量能够容纳1千万亿个汉字,相当于一个存储10亿册100万字书籍的巨大图书馆。
　　“天河一号”采用了我国自主研制的高速互连芯片,芯片性能是目前国际最佳商用产品的两倍以上,使得CPU之间的通信速度得到大幅提升;中央处理器也首次部分采用我国自主研制的“飞腾—1000”芯片。
　　军民融合创造“中国速度”
　　从去年9月“天河一号”一期系统研制成功,到升级后的二期系统安装部署并投入使用,在短短一年时间里,“天河一号”在工程实施上创造了另一个惊人的“中国速度”。
　　2007年,我国制定出台《国家中长期科学和技术发展规划纲要》,将研制千万亿次超级计算机系统列入其中。其时,为突破千万亿次超级计算机关键技术进行了多年预先研究的国防科大计算机学院,抓住这一机遇,积极申报“千万亿次高效能计算机系统研制”项目,被列入国家“863”计划重点攻关课题,进入国家创新体系建设行列。同年10月15日,党的十七大召开,胡 锦 涛同志在大会报告中提出:要更好地发挥天津滨海新区在改革开放和自主创新中的重要作用。这一论述让国防科大眼睛一亮。不久,由校领导率领的专家考察组来到天津滨海新区,探讨开展科技合作事宜,双方一拍即合,迅速达成科技合作协议。
　　2009年5月,科技部批准成立国家超级计算天津中心。一个月后,双方正式签署共建国家超级计算天津中心合作协议,天津滨海新区为千万亿次超级计算机系统研制提供配套资金支持,之后,他们又投资专项经费用于超算中心建设与推广应用。
　　“‘天河一号’之所以能在较短时间内研制成功,又能在一年的时间里完成技术升级并投入使用,这是走军民融合式自主创新道路带来的高速度与高效益。”国防科学技术大学计算机学院政委刘学民说。http://www.cnr.cn/junshi/zgjd/201011/t20101126_507385543.html

“天河一号”千万亿次超级计算机系统的资料照片。(图片来源:资料图)
　　

“天河一号”11月17日荣获运算速度世界第一的称号,令所有中国人振奋。它的研制者——国防科学技术大学计算机学院的科研人员,经过几代人的努力,用智慧和勤劳,书写了古老“算盘王国”的新传奇。
　　从“双向量阵列”结构突破
　　改革开放之初,我国技术落后,资料匮乏,面对西方国家对我实行的技术封锁政策,以慈云桂教授为代表的一大批科技人员,创造性地为我国第一台巨型机设计出“双向量阵列”的巧妙结构,突破了一系列核心关键技术,仅用5年时间就提前完成了研制任务。
　　1983年11月,我国首台命名为“银河”的亿次巨型计算机在国防科学技术大学研制成功,中国从此成为继美、日之后能独立设计和制造巨型机的国家。此后,国防科大的科研人员依靠自主创新,相继研制出“银河-Ⅱ”、“银河-III”等一系列巨型机,一步步将我国高性能计算机研制技术推向国际前沿。
　　独创“异构协同计算技术”
　　2007年盛夏,第34届“国际计算机体系结构年会”在大洋彼岸的美国圣地亚哥召开,“天河一号”总设计师杨学军教授的一篇题为《64位流处理器体系结构研究》的论文,引起与会者的高度关注,他们从中看到突破更高性能计算机的希望——采用“异构协同计算技术”来设计千万亿次超级计算机系统。
　　作为突破千万亿次超级计算机系统取得的一项理论研究成果,这一全新的“异构协同计算技术”经过一段时间的实验验证,应用到“天河一号”的工程研制中,国防科大科研人员在国际上首创CPU(中央处理器)和GPU(图形加速处理)相结合的异构融合计算体系结构。
　　凭着自主创新掌握的核心关键技术与深厚的工程经验积累,科研人员在短短一年时间里,完成了“天河一号”的重大技术升级与综合优化,将“天河一号”的峰值速度提高2.89倍,持续速度更是提高了3.55倍。
　　采用自主研制的高速互连芯片
　　“天河一号”运算1小时,相当于全国13亿人同时计算340年;运算1天,相当于1台双核的高档桌面电脑运算620年;总的存储容量能够容纳1千万亿个汉字,相当于一个存储10亿册100万字书籍的巨大图书馆。
　　“天河一号”采用了我国自主研制的高速互连芯片,芯片性能是目前国际最佳商用产品的两倍以上,使得CPU之间的通信速度得到大幅提升;中央处理器也首次部分采用我国自主研制的“飞腾—1000”芯片。
　　军民融合创造“中国速度”
　　从去年9月“天河一号”一期系统研制成功,到升级后的二期系统安装部署并投入使用,在短短一年时间里,“天河一号”在工程实施上创造了另一个惊人的“中国速度”。
　　2007年,我国制定出台《国家中长期科学和技术发展规划纲要》,将研制千万亿次超级计算机系统列入其中。其时,为突破千万亿次超级计算机关键技术进行了多年预先研究的国防科大计算机学院,抓住这一机遇,积极申报“千万亿次高效能计算机系统研制”项目,被列入国家“863”计划重点攻关课题,进入国家创新体系建设行列。同年10月15日,党的十七大召开,胡 锦 涛同志在大会报告中提出:要更好地发挥天津滨海新区在改革开放和自主创新中的重要作用。这一论述让国防科大眼睛一亮。不久,由校领导率领的专家考察组来到天津滨海新区,探讨开展科技合作事宜,双方一拍即合,迅速达成科技合作协议。
　　2009年5月,科技部批准成立国家超级计算天津中心。一个月后,双方正式签署共建国家超级计算天津中心合作协议,天津滨海新区为千万亿次超级计算机系统研制提供配套资金支持,之后,他们又投资专项经费用于超算中心建设与推广应用。
　　“‘天河一号’之所以能在较短时间内研制成功,又能在一年的时间里完成技术升级并投入使用,这是走军民融合式自主创新道路带来的高速度与高效益。”国防科学技术大学计算机学院政委刘学民说。