揭秘太湖之光：純國產(chǎn)如何稱雄TOP500？

　　第1篇：超算界的角斗場：TOP500是什么?

　　1946年，由美國軍方定制的電子計算機“ENIAC”面世，當時的這個“大家伙”每秒可執(zhí)行5000次加法或400次乘法運算。經(jīng)過了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。有人不禁會問，這款超算究竟有何能力超過天河二號?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：TOP500

　　自1993年以來，國際TOP500組織每年都會按照Linpack測試性能公布全球已部署的前500臺超算，每年會有兩次排名，旨在促進超算領(lǐng)域的交流和合作，推廣應(yīng)用。由于在2002年之前，中國HPC(高性能計算)未曾向國際申報過Linpack結(jié)果，因此沒有被列入TOP500。后來，隨著相關(guān)機構(gòu)陸續(xù)開放測試，中國開始在國際超算市場嶄露頭角，迅速成為前10名的?？汀?/p>

　　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(tǒng)浮點性能的基準，通過超算求解N元一次稠密線性代數(shù)方程組的方式做出評估。Linpack測試包括Linpack100、Linpack1000和HPL。其中，HPL被稱為高度并行計算基準測試，是針對現(xiàn)代并行計算機提出的測試方式，應(yīng)用范圍更廣。

　　計算峰值是衡量計算機性能的一個重要指標，所謂的浮點計算峰值分為理論值和實測值，前者是計算機理論上每秒能完成浮點計算的最大次數(shù)，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，通過一系列調(diào)校得到的最優(yōu)測試結(jié)果。

　　在德國法蘭克福舉行的第47屆國際超算大會上，一串帶有中國特色的英文“TaiHuLight”成了全場焦點，它的官方名稱是“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(shù)量(167臺)也首次超過了美國(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(jù)官方的說法，中國是繼美國、日本之后，全球第三個采用自主CPU建成千萬億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(tǒng)，創(chuàng)新性地采用了異構(gòu)融合體系結(jié)構(gòu)。天河二號的計算節(jié)點能耗約為18兆瓦，加上散熱系統(tǒng)的整體能耗在20兆瓦以上。

　　第2篇：太湖之光首秀奪冠 軟硬件實現(xiàn)國產(chǎn)化

　　初識“太湖之光”

　　事實上，今年的ISC并非是神威家族的首秀，2011年曾經(jīng)有一個神威藍光系統(tǒng)，被安裝在濟南的國家超級計算中心，當時在TOP500上排名第14，所使用的申威SW1600是第三代16核芯片。上線五年之后，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10億億次/秒，峰值性能12.54億億次/秒，持續(xù)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(xù)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個小時就完成了天河二號20多個小時才能完成的運算任務(wù)。

　　申威26010處理器，主板為雙節(jié)點(圖片來自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(guī)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?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，因此這一成績值得肯定。

　　整體來看，太湖之光的架構(gòu)應(yīng)該是沿用了藍光的MPP(大規(guī)模并行處理)分布式方案，更符合傳統(tǒng)的HPC應(yīng)用，效率更高。太湖之光由40個計算機柜組成，每個機柜有4個SuperNode(256個節(jié)點組成)，共擁有40960個節(jié)點，每個節(jié)點單CPU有260個核心，主板為雙節(jié)點設(shè)計，每個CPU固化的板載內(nèi)存為32GB DDR3-2133。

　　太湖之光機柜組成(圖片來自Jack Dongarra)