《中国超级计算机》由会员分享，可在线阅读，更多相关《中国超级计算机（31页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、中国超级计算机突破技术封锁，模拟核试验必备设施工程总投资：100亿元以上工程期限：1975年至今1997年的国际象棋人机大战，让战胜世界棋王卡斯帕罗夫（左）的深蓝超级计算机一举成名。深蓝超级计算机的运算能力为每秒2亿次，而现在普通家庭电脑的运算能力超过每秒20亿次，是其10倍。 1997年5月1日，IBM公司生产的超级计算机“深蓝”，因战胜了国际象棋大师、世界棋王卡斯帕罗夫而一举成名。“深蓝”就是我们所说的超级计算机，其采用256个内核的RS6000SP并行处理芯片，及一批科学家、象棋高手为它设计的专用软件。这是计算机中体型庞大、功能最强、运算速度最快、存储容量最大和价格最贵的一类计算机，通常
2、用于国家高科技领域，是一个国家技术的象征。计算机厂商们也把超级计算机看作是自己企业绝对实力的象征。 处于信息技术前沿的超级计算机一直是一个国家的重要战略资源，对国家安全、经济和社会发展具有举足轻重的意义。在国防领域可用于模拟核试验、飞行器设计、监听对方通讯系统、反导弹武器系统等。没有强大计算能力的超级计算机，宇宙飞船就不能上天，国家安全就做不到万无一失，基因研究就无法继续，复杂的气象、勘探工作就难以精确。正因为如此，长期以来，把握超级计算机领先技术的西方国家，对包括中国在内的发展中国家实行了严格的管制，严禁出口相关的高端技术和产品，绝不容忍这些国家的计算能力达到国际水平。如美国政府以国家安全为
3、由，禁止向中国出口每秒1900亿次以上的超级计算机系统。 然而，2008年11月17日，TOP500.org组织公布第32次全球超级计算机五百强榜单，中国研制的曙光5000A百万亿次超级计算机再次杀入了前十位，前十名中的第1-9名全部来自美国，其中有7台属于美国能源部，IBM打造的Roadrunner(走鹃)蝉联冠军，联想集团开发的深腾7000百万亿次超级计算机位居19位，日本则被挤出超级计算机前20名榜单。这是在主要由美国占绝对垄断的全球超级计算机领域里，中国科学家取得的历史性突破。目前,中国已成为继美国之后第二个可以制造和应用千万亿次超级计算机的国家。在超级计算机领域，美国占绝对领先地位，
4、中国、日本、欧盟、俄罗斯紧随其后，其他国家居于第三梯队。全球各国都在大力推进千万亿次计算机计划.比如美国能源部、DARPA、美国国家科学基金、美国国家安全局、欧盟EU-FP7计划、日本、法国以及我国的“十一五”计划，2010年前,曙光将推出千万亿次的曙光6000超级计算机，并大规模采用国产龙芯处理器。西蒙克雷(Seymor Cray)博士与他研制的“克雷1号”亿次超级计算机。Cray 1超级计算机，是1977年前世界上功能最强大的计算机。超级计算机的前世今生 谁最早提出了超级计算机的概念？至今存在很大的争议。有人说是最早开发集成电路的肖克利在自己的工作日记中透露了超级计算机的构思，也有人说是当
5、时为军方服务的LawrenceLivermore国家实验室的想法。但从真正意义上来说，研发出符合超级计算机定义产品的人应该是西蒙克雷(Seymor Cray)博士，此人后来被西方称为“超级计算机之父”。 西蒙克雷1925年9月出生在美国威斯康星州的一个工程师世家。在参加陆军做了几年电工后，克雷到威斯康星大学和明尼苏达大学继续深造，获电气工程学士和硕士学位。克雷先后在工程研究学会和雷明顿兰德公司从事计算机研究。在那里，他设计出他的第一台计算机ERA1101。1960年，刚成立三年的控制数据公司(CDC)接受美国原子能委员会的委托，涉足万难之险的巨型机领域。当时CDC公司的电脑总设计师就是年仅31
6、岁的克雷，曾经是UNIVAC设计小组的成员。他是一位性格内向的“隐士”般人物，念念不忘的是建造心目中的巨型机，甚至想“隐退”回家去独自研究。CDC慷慨地满足了克雷的愿望，在距离总部80英里的密林深处为他建立了一个实验室。克雷带领他的研究小组，远远避开“人世”。小组仅有34人，包括克雷本人在内，也只有2位博士。1963年8月，克雷终于从“密林”深处复出，把一台被他亲切称作“简单的蠢东西” CDC6600超级计算机公布于世。CDC6600是真正意义上的超级计算机，共安装了35万个晶体管，运算速度为300万次，是其他电脑的10倍。至1969年，克雷研制的CDC6600以及改进型CDC7600巨型机共
7、售出150余台。与比尔盖茨这样精明的计算机商人不同，克雷是一个典型的工程师。曾经整整四个春秋，谢绝一切社交活动，埋头绘制图纸、制作零件。连著名的学术团体的颁奖，他也不愿抛头露面，为此博得了“丛林隐士”的绰号。克雷生平极少发表演说。尽管克雷在上个世纪60年代成功开发了第一代超级计算机,但是真正将这个产品应用起来的还是前面提到的LawrenceLivermore国家实验室和另一位超级计算机设计者Frank McMahon，目的是为了克服当时磁芯存储器存在的延时问题。1971年前后Frank McMahon将这种想法成功地应用于CDCSTAR超级计算机的处理器CDC7600上。接着，70年代中后期,
8、以向量超级计算为主的超级计算机开始陆续出现，如CDC Cyber205和克雷1号。值得一提的是1975年诞生的“克雷1号”，实现了当时绝无仅有的超高速可持续保持每秒1亿次运算。然而，这台超级计算机的体积却并不巨大，就像一套开口的沙发圈椅，靠背处立着12个一人高的“大衣橱”，占地不到7平方米，重量不超过5吨，共安装了约35万块集成电路。从技术角度来看，克雷1号更加流行。这种机器具有8MB内存，但这种内存是晶体管存储器，而不是CDCSTAR-100使用的磁芯存储器。它还引入了向量寄存器的概念。在整个70年代和80年代初期，向量计算处理对提高计算机运算速度十分有利，有利于流水线的充分利用，有利于多功
9、能部件的充分利用。但由于时钟周期已接近物理极限，向量计算机的进一步发展已经不太可能。所以，要继续提高性能也就意味着必须投入多个CPU来同时为一个程序工作。在这样的背景下，一个全新的概念被提出来了，那就是大规模并行处理(MPP)，也是从这个时候，英特尔、IBM和SGI开始成为超级计算机领域的新贵。超级计算机也开始走上了真正的商用化道路。1992年，英特尔推出Paragon超级计算机，它成为历史上第一台突破万亿次浮点计算屏障的超级计算机。紧接着,IBM的SP2、日立公司的SR2201和SGI公司的Origin2000超级计算机都先后出现。值得一提的是Origin2000系列后来成为SGI公司制作电
10、影CG的主力，很多大场面的电影都有它的功劳。1996年12月，SGI公司研制出一台具有256个处理器的超级计算机安装在美国国家实验室。这个系统的处理器还将增加为4096个，运算速度达到了30000亿次。进入2000年之后，超级计算机的竞争日渐激烈，日本和美国彼此成为最大的竞争对手。比如在2003年世界前十名的超级计算机名单中，日本的“地球模拟器”排在榜首，后面全是清一色的美国产超级计算机。而保持运算速度最快记录的超级计算机则是日本NEC刚刚发布的SX-8,每秒运算速度高达65万亿次。在厂商之间，IBM、英特尔、DELL、NEC和SGI的竞争一向激烈，近来又冒出了苹果。这家公司的G5苹果超级计算
11、机已经后来居上，超过英特尔居于超级计算机排行榜的第三位。在中国，联想和曙光同样开发了国产超级计算机，在全球500强超级计算机中能够看到中国人的身影。我国从1957年开始研制通用数字电子计算机，1958年8月1日该机可以表演短程序运行，标志着我国第一台电子计算机诞生。为纪念这个日子，该机定名为八一型数字电子计算机。该机在738厂开始小量生产，改名为103型计算机(即DJS-1型)，共生产38台。中国超级计算机历史世界上第一台数字电子计算机诞生于1946年，中国电子计算机的科研、生产和应用是从上世纪五十年代中后期开始的。1956年，周总理亲自主持制定的十二年科学技术发展规划中，就把计算机列为发展科
12、学技术的重点之一，并筹建了中国第一个计算技术研究所中国科学院计算技术研究所。1957年,哈尔滨工业大学研制成功中国第一台模拟式电子计算机。1958年8月1日，我国第一台数字电子计算机103机诞生。 以逻辑电路器件作为标志，到目前为止的电子计算机可以分为四代。此外还有“第五代”即人工智能计算机和“第六代”即生物计算机的说法。每一代计算机，都比前一代更小、更快，技术工艺要求更高，价钱也更便宜。中国科学家研制从第一代到第四代计算机的工作，几乎贯穿于整个毛泽东时代。第一代计算机采用电子管。美国研制出第一代计算机用了4年（1943-1946，标志：宾夕法尼亚大学莫尔学院的ENIAC），而中国通过学习苏联
13、的技术，仅用3年就完成了（1956-1958，中科院计算所的103机），并生产了38台。第二代计算机采用晶体管。美国从第一代计算机进入第二代计算机花了9年时间（1946-1954，标志：贝尔实验室的TRADIC），中国用了7年（1958-1964，标志：哈尔滨军事工程学院，即国防科技大学前身的441B机），生产了约200台。第三代计算机采用中、小规模集成电路。这段发展过程美国用了11年（1954-1964，标志：IBM公司的IBM360），中国用了7年时间（1964-1970，标志：中科院计算所的小规模集成电路通用数字电子计算机“111机”）。1965年，中国自主研制的第一块集成电路在上海诞生
14、，仅比美国晚了5年。在此后的岁月里，尽管国外对我国进行技术封锁，但这一领域的广大科研工作者和工人阶级，发扬自力更生和艰苦奋斗的精神，依靠自己的力量建起了中国早期的半导体工业，掌握了从拉单晶、设备制造，再到集成电路制造全过程，积累了大量的人才和丰富的知识，相继研制并生产了DTL、TTL、 ECL等各种类型的中小规模双极型数字逻辑电路，支持了国内计算机行业。当时具备这种能力的国家除中国外，只有美国、日本和苏联。 我国的超级计算机研制起步于60年代。到目前为止，大体经历了三个阶段：第一阶段，自60年代末到70年代末，主要从事大型机的并行处理技术研究；第二阶段，自70年代末至80年代末，主要从事向量机
15、及并行处理系统的研制；第三阶段，自80年代末至今，主要从事MPP系统及工作站集群系统的研制。经过几十年不懈地努力, 我国的高端计算机系统研制已取得了丰硕成果，“银河”、“曙光”、“神威”、“深腾”等一批国产高端计算机系统的出现，使我国成为继美国、日本之后，第三个具备研制高端计算机系统能力的国家。1983年研制成功银河亿次巨型计算机，使我国成为能研制巨型机的少数几个国家之一，该成果荣获特等国防科技成果奖。银河系列超级计算机 在国防科技大学计算机学院宽敞明亮的机房里，矗立着一个红黄两色相间的大机柜。这就是我国自行设计和研制的第一台每秒运算速度达亿次的超级计算机“银河I”。它的诞生，使我国成为继美国、日本之后第三个能独立设计和研制超级计算机的国家。 研制“银河”超级计算机的难度不是一般人能想象的：当时文革刚结束，国家百废待兴，我国气象部门急需巨型机做中长期天气预报，航空航天部门急需超级计算机以减少昂贵的风洞实验经费，石油勘探部门急需超级计算机进行三维地震数据处理。有一个部门租用了外国一台中型计算机，却要由外方控制使用，算什么题目都要交给人家，中国人不得进入主控室。为了研制新一代导弹核武器，必须进行大量的数值计算和模拟来计算核武器的杀伤效能等等数据，显然不能再靠手摇计算机+人海战那么干了。 1975年10月和1977年秋，时任国防科工委主任的张爱萍
