在天津举行的第二届世界智能大会上 ， 国家超算天津中心对外展示了我国新一代百亿亿次超级计算机“天河三号”原型机 ， 这也是该原型机首次正式对外亮相 。 百亿亿次超级计算机也称“Ｅ级超算” ， 被全世界公认为“超级计算机界的下一顶皇冠” ， 它将在解决人类共同面临的能源危机、污染和气候变化等重大问题上发挥巨大作用 。
我国的超级计算机主要有银河系列、天河系列、曙光系列、神威系列等 ， 目前计算性能最强的当属已多次蝉联国际超级计算大会（ISC ， International Supercomputing Conference）Top500榜单的“神威·太湖之光” 。
据悉 ， “神威·太湖之光”安装了40960个中国自主研发的“申威26010”众核处理器 ， 该众核处理器采用64位自主申威指令系统 ， 峰值性能为每秒12.5亿亿次 ， 持续性能为每秒9.3亿亿次 。 简单来说 ， 这套系统1分钟的计算能力 ， 相当于全球72亿人同时用计算器不间断计算32年 ， 如果用2017年生产的笔记本电脑或个人台式机主流配置作参照 ， 神威·太湖之光相当于200多万台普通电脑 。
这里用来衡量超级计算机性能的重要指标是“运算速度” ， 即计算机每秒钟能进行的运算次数 。 最初以执行加法运算的次数来表示 ， 后以执行加法、乘法、除法等的平均运算速度来表示 。 现今 ， 通常所说的计算机运算速度（平均运算速度） ， 是指每秒钟所能执行的指令条数（ips ， Instruction Per Second） 。 计算机每秒钟能够执行450百万条指令 ， 也可以描述为计算机的主频是450MHz 。
超级计算机相对于我们的个人计算机而言 ， 它可以进行极高速度的运算和巨大量的数据处理 ， 其基本组成与个人计算机没有本质差别 ， 都是自下而上由硬件、系统软件和应用软件组成 ， 但规格上大了许多倍 ， 特点是高速度和大容量 。 由此 ， 不少人认为 ， 构建超级计算机就是在做芯片处理的加法 ， 加在一起的处理器（CPU）越多 ， 计算速度也就越快 。 甚至在2010年国际超级计算机（SC2010）会议上 ， 还有超级计算机供应商的高管开玩笑说：“将100,000台Android智能手机连起来 ， 就能创造最快的计算速度 。 ”事实并非如此 。 打个比方 ， 三人共同协作完成任务 ， 除去正常开展任务工作外 ， 还需要耗费人力进行任务分解、任务分配、结果归总等管理工作 。 管理工作不科学 ， 总体工作效率会大幅降低 。 也就是说 ， 理论上 ， 在单个CPU性能相当的情况下 ， 超级计算机采用越多的CPU ， 其运算速度越快 。 但实际情况并不是1+1=2 ， 超级计算机进行并行计算 ， 如果并行不合理 ， 每个CPU的效能就不会充分发挥出来 。
并行计算是超级计算机的核心技术
并行计算（Parallel Computing）是指同时使用多种计算资源解决计算问题的过程 ， 是提高计算机系统计算速度和处理能力的一种有效手段 。 它的基本思想是用多个处理器来协同求解同一问题 ， 即将被求解的问题分解成若干个部分 ， 各部分均由一个独立的处理机来并行计算 。 并行计算的目的是为了加快求解速度 ， 扩大求解规模 。 主要方法步骤有：数据划分（把数据集划分为多个子集）、任务分解（将一个应用分解成多个子任务）、处理器指派（把数据子集和任务分配给不同的处理器）、协作执行（各个处理器之间相互协同并行地执行子任务）等 。 美国国家工程院院士、NVIDIA公司首席科学家兼副总裁、斯坦福大学计算机科学系Bill Dally教授曾说过 ， “在超级计算机领域 ， performance=parallelism” 。
推荐阅读
- 美国分分钟让中国断网？莫慌！“雪人”计划了解一下？
- 超算“天河一号”累计支持国家重大项目1600余项
- 国产光刻机，治不了咱们的“芯”病！
- 世界顶尖科学家“WLA科学社区”在沪成立
- “超级针”X射线成像系统问世
- 至圣所指的儒家代表人物是 至圣儒家代表人物是谁
- 研究人员创建了可以欺骗生物识别数据库的“主密钥”指纹
- 草船借箭的过程是什么 草船借箭的过程
- 草船借箭的起因是 草船借箭的起因
- 为祖国海疆装上“千里眼” 从游戏外挂讲刘永坦院士的贡献有多大