揭秘太湖之光：純國產(chǎn)如何稱(chēng)雄TOP500？

　　第1篇：超算界的角斗場(chǎng)：TOP500是什么?

　　1946年，由美國軍方定制的電子計算機“ENIAC”面世，當時(shí)的這個(gè)“大家伙”每秒可執行5000次加法或400次乘法運算。經(jīng)過(guò)了70年的發(fā)展，超算的運行速度已經(jīng)達到億億次/秒級別。在今年6月的ISC 2016上，TOP500公布了新一屆世界冠軍：神威·太湖之光。有人不禁會(huì )問(wèn)，這款超算究竟有何能力超過(guò)天河二號?國產(chǎn)處理器申威26010，又是怎樣的秘密武器?

　　神威·太湖之光

　　超算界的角斗場(chǎng)：TOP500

　　自1993年以來(lái)，國際TOP500組織每年都會(huì )按照Linpack測試性能公布全球已部署的前500臺超算，每年會(huì )有兩次排名，旨在促進(jìn)超算領(lǐng)域的交流和合作，推廣應用。由于在2002年之前，中國HPC(高性能計算)未曾向國際申報過(guò)Linpack結果，因此沒(méi)有被列入TOP500。后來(lái)，隨著(zhù)相關(guān)機構陸續開(kāi)放測試，中國開(kāi)始在國際超算市場(chǎng)嶄露頭角，迅速成為前10名的?？?。

　　Linpack最早在1974年4月被使用，是當前最流行的用于測試高性能計算機系統浮點(diǎn)性能的基準，通過(guò)超算求解N元一次稠密線(xiàn)性代數方程組的方式做出評估。Linpack測試包括Linpack100、Linpack1000和HPL。其中，HPL被稱(chēng)為高度并行計算基準測試，是針對現代并行計算機提出的測試方式，應用范圍更廣。

　　計算峰值是衡量計算機性能的一個(gè)重要指標，所謂的浮點(diǎn)計算峰值分為理論值和實(shí)測值，前者是計算機理論上每秒能完成浮點(diǎn)計算的最大次數，主要由CPU主頻決定，后者是Linpack測試值，即在計算機上運行Linpack測試程序，通過(guò)一系列調校得到的最優(yōu)測試結果。

　　在德國法蘭克福舉行的第47屆國際超算大會(huì )上，一串帶有中國特色的英文“TaiHuLight”成了全場(chǎng)焦點(diǎn)，它的官方名稱(chēng)是“神威·太湖之光”。這款超算以93Petaflops的Linpack峰值性能力壓天河二號，領(lǐng)跑TOP500，與它一起出名的，還有國產(chǎn)處理器申威26010。值得一提的是，中國上榜的HPC數量(167臺)也首次超過(guò)了美國(165臺)。

　　太湖之光登頂TOP500

　　除了排在前兩位的太湖之光和天河二號，第四至十名的超算依次為泰坦、Sequoia紅杉、日本K京、Mira、Trinity、Piz Daint、Hazel Hen和Shaheen II。根據官方的說(shuō)法，中國是繼美國、日本之后，全球第三個(gè)采用自主CPU建成千萬(wàn)億級別超級計算機的國家。

　　作為曾經(jīng)的TOP500六冠王，這里也有必要提一下天河二號，其由國防科大研發(fā)，落戶(hù)在廣州超算中心，搭載英特爾Xeon處理器，運行的是基于Linux的麒麟系統，創(chuàng )新性地采用了異構融合體系結構。天河二號的計算節點(diǎn)能耗約為18兆瓦，加上散熱系統的整體能耗在20兆瓦以上。

　　第2篇：太湖之光首秀奪冠 軟硬件實(shí)現國產(chǎn)化

　　初識“太湖之光”

　　事實(shí)上，今年的ISC并非是神威家族的首秀，2011年曾經(jīng)有一個(gè)神威藍光系統，被安裝在濟南的國家超級計算中心，當時(shí)在TOP500上排名第14，所使用的申威SW1600是第三代16核芯片。上線(xiàn)五年之后，在863計劃的支持下，中國國家并行計算機工程技術(shù)國家研究中心(NRCPC)推出了更強大的申威SW26010處理器，幫助太湖之光奪取了冠軍。

　　太湖之光搭載申威26010眾核處理器，運行速度超過(guò)10億億次/秒，峰值性能12.54億億次/秒，持續性能達到9.3億億次/秒，功耗比達到每瓦特60.51億次運算。與天河二號相比，持續計算速度提升了近3倍，測試功耗卻更低(15371KW，天河二號為17808KW)。在Linpack測試中，太湖之光用4個(gè)小時(shí)就完成了天河二號20多個(gè)小時(shí)才能完成的運算任務(wù)。

　　申威26010處理器，主板為雙節點(diǎn)(圖片來(lái)自Jack Dongarra)

　　太湖之光的整機效率達到74.16%，相比之下泰坦為65.19%、天河二號為55.83%，這在性能愈強、規模愈大的情況下，是很不容易的。性能功耗比方面，太湖之光的成績(jì)?yōu)?G/W，泰坦為2.143G/W，天河二號為1.95G/W。此外，太湖之光在Green500也躋身三甲，考慮到排在前兩位的超算搭載的是低功耗英特爾E5，因此這一成績(jì)值得肯定。

　　整體來(lái)看，太湖之光的架構應該是沿用了藍光的MPP(大規模并行處理)分布式方案，更符合傳統的HPC應用，效率更高。太湖之光由40個(gè)計算機柜組成，每個(gè)機柜有4個(gè)SuperNode(256個(gè)節點(diǎn)組成)，共擁有40960個(gè)節點(diǎn)，每個(gè)節點(diǎn)單CPU有260個(gè)核心，主板為雙節點(diǎn)設計，每個(gè)CPU固化的板載內存為32GB DDR3-2133。

　　太湖之光機柜組成(圖片來(lái)自Jack Dongarra)