中國(guó)的超級(jí)項(xiàng)目—超級(jí)計(jì)算機(jī) | |
工程總投資：—大于100億 工程期限：1975年—— 2011年10月27日，我國(guó)第一臺(tái)完全采用國(guó)產(chǎn)CPU處理器的千萬(wàn)億次超級(jí)計(jì)算機(jī)——神威藍(lán)光，在國(guó)家超級(jí)計(jì)算濟(jì)南中心投入使用。該機(jī)裝有8704片國(guó)產(chǎn)“申威1600”16核64位處理器，僅9個(gè)機(jī)柜便能達(dá)到峰值性能1100萬(wàn)億次每秒。計(jì)算能力超過(guò)20萬(wàn)臺(tái)普通筆記本電腦。系統(tǒng)綜合水平處于當(dāng)今世界先進(jìn)行列。該系統(tǒng)具備擴(kuò)充至每秒萬(wàn)萬(wàn)億次潛力。 1997年5月1日，IBM公司生產(chǎn)的超級(jí)計(jì)算機(jī)“深藍(lán)”，因戰(zhàn)勝了國(guó)際象棋大師、世界棋王——卡斯帕羅夫而一舉成名。“深藍(lán)”就是我們所說(shuō)的超級(jí)計(jì)算機(jī)，其采用256個(gè)內(nèi)核的RS／6000SP并行處理芯片，及一批科學(xué)家、象棋高手為它設(shè)計(jì)的專用軟件。這是計(jì)算機(jī)中體型龐大、功能最強(qiáng)、運(yùn)算速度最快、存儲(chǔ)容量最大和價(jià)格最貴的一類計(jì)算機(jī)，通常用于國(guó)家高科技領(lǐng)域，是一個(gè)國(guó)家技術(shù)的象征。計(jì)算機(jī)廠商們也把超級(jí)計(jì)算機(jī)看作是自己企業(yè)絕對(duì)實(shí)力的象征。 處于信息技術(shù)前沿的超級(jí)計(jì)算機(jī)一直是一個(gè)國(guó)家的重要戰(zhàn)略資源，對(duì)國(guó)家安全、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展具有舉足輕重的意義。在國(guó)防領(lǐng)域可用于模擬核試驗(yàn)、飛行器設(shè)計(jì)、監(jiān)聽(tīng)對(duì)方通訊系統(tǒng)、反導(dǎo)彈武器系統(tǒng)等。沒(méi)有強(qiáng)大計(jì)算能力的超級(jí)計(jì)算機(jī)，宇宙飛船就不能上天，國(guó)家安全就做不到萬(wàn)無(wú)一失，基因研究就無(wú)法繼續(xù)，復(fù)雜的氣象、勘探工作就難以精確。正因?yàn)槿绱耍L(zhǎng)期以來(lái)，把握超級(jí)計(jì)算機(jī)領(lǐng)先技術(shù)的西方國(guó)家，對(duì)包括中國(guó)在內(nèi)的發(fā)展中國(guó)家實(shí)行了嚴(yán)格的管制，嚴(yán)禁出口相關(guān)的高端技術(shù)和產(chǎn)品，絕不容忍這些國(guó)家的計(jì)算能力達(dá)到國(guó)際水平。如美國(guó)政府以國(guó)家安全為由，禁止向中國(guó)出口每秒1900億次以上的超級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 然而，2008年11月17日，TOP500.org組織公布第32次《全球超級(jí)計(jì)算機(jī)五百?gòu)?qiáng)》榜單，中國(guó)研制的曙光5000A百萬(wàn)億次超級(jí)計(jì)算機(jī)再次殺入了前十位，前十名中的第1-9名全部來(lái)自美國(guó)，其中有7臺(tái)屬于美國(guó)能源部，IBM打造的Roadrunner(走鵑)蟬聯(lián)冠軍，聯(lián)想集團(tuán)開(kāi)發(fā)的深騰7000百萬(wàn)億次超級(jí)計(jì)算機(jī)位居19位，日本則被擠出超級(jí)計(jì)算機(jī)前20名榜單。這是在主要由美國(guó)占絕對(duì)壟斷的全球超級(jí)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域里，中國(guó)科學(xué)家取得的歷史性突破。 目前,中國(guó)已成為繼美國(guó)之后第二個(gè)可以制造和應(yīng)用千萬(wàn)億次超級(jí)計(jì)算機(jī)的國(guó)家。在超級(jí)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，美國(guó)占絕對(duì)領(lǐng)先地位，中國(guó)、日本、歐盟、俄羅斯緊隨其后，其他國(guó)家居于第三梯隊(duì)。全球各國(guó)都在大力推進(jìn)千萬(wàn)億次計(jì)算機(jī)計(jì)劃.比如美國(guó)能源部、DARPA、美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金、美國(guó)國(guó)家安全局、歐盟EU-FP7計(jì)劃、日本、法國(guó)以及我國(guó)的“十一五”計(jì)劃，2010年前,曙光將推出千萬(wàn)億次的曙光6000超級(jí)計(jì)算機(jī)，并大規(guī)模采用國(guó)產(chǎn)龍芯處理器。
世界第一臺(tái)計(jì)算機(jī) 1946年2月14日，世界上第一臺(tái)電腦ENIAC在美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)誕生。這個(gè)龐然大物占地面積達(dá)170平方米,重達(dá)30噸。在揭幕儀式上,“埃尼阿克”為來(lái)賓表演了它的“絕招”———分別在1秒鐘內(nèi)進(jìn)行了5000次加法運(yùn)算和500次乘法運(yùn)算,這比當(dāng)時(shí)最快的繼電器計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度要快1000多倍。 二戰(zhàn)爆發(fā)后,美國(guó)陸軍軍械部為研制和開(kāi)發(fā)新型大炮,在馬里蘭州的阿伯丁設(shè)立了“彈道研究實(shí)驗(yàn)室”。極為繁重的計(jì)算任務(wù)令那里的研究人員大傷腦筋。盡管實(shí)驗(yàn)室雇用了200多名計(jì)算快手,還是捉襟見(jiàn)肘。他們迫切需要一種新的計(jì)算機(jī)器,以提高工作效率。就在人們一籌莫展之時(shí),賓夕法尼亞大學(xué)莫爾電機(jī)學(xué)院的莫克利博士提出了試制第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)的設(shè)想。他的設(shè)想吸引了陸軍軍械部,他們立即要求莫爾學(xué)院擬定一份研制計(jì)劃。 按照科學(xué)家們的估計(jì),制造一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)所需的經(jīng)費(fèi)為15萬(wàn)美元,這在當(dāng)時(shí)是一筆巨款,因此遭到了軍方內(nèi)部很多人的堅(jiān)決反對(duì)。眼看研制電子計(jì)算機(jī)的計(jì)劃就要夭折,美國(guó)著名數(shù)學(xué)家維伯倫博士堅(jiān)定地站到了支持者的行列里,他最終說(shuō)服了美國(guó)軍方。經(jīng)過(guò)兩年多的緊張研制,第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)終于在1946年2月14日問(wèn)世。而它的開(kāi)發(fā)經(jīng)費(fèi)幾經(jīng)追加,最后達(dá)到48萬(wàn)美元。 這臺(tái)名為“埃尼阿克”的電子計(jì)算機(jī),如今看來(lái)簡(jiǎn)直就是一個(gè)怪物。其內(nèi)部有成千上萬(wàn)個(gè)電子管、二極管、電阻器等元件,電路的焊接點(diǎn)多達(dá)50萬(wàn)個(gè);在機(jī)器表面,則布滿電表、電線和指示燈。令人哭笑不得的是,它的耗電量超過(guò)174千瓦小時(shí),據(jù)說(shuō)在使用時(shí)全鎮(zhèn)的電燈都會(huì)變暗;而且它的電子管平均每隔15分鐘就要燒壞一只,科學(xué)家們不得不滿頭大汗地不停更換。然而,“埃尼阿克”的計(jì)算速度卻是手工計(jì)算的20萬(wàn)倍、繼電器計(jì)算機(jī)的1000倍。美國(guó)軍方也從中嘗到了甜頭,因?yàn)樗?jì)算炮彈彈道只需要3秒鐘,而在此之前,則需要200人手工計(jì)算兩個(gè)月。除了常規(guī)的彈道計(jì)算外,它后來(lái)還涉及諸多的科研領(lǐng)域,曾在第一顆原子彈的研制過(guò)程中發(fā)揮了重要作用。1955年10月2日,“埃尼阿克”宣告“退役”后,被陳列在華盛頓的一家博物館里。 西蒙·克雷(Seymor Cray)博士與他研制的“克雷1號(hào)”億次超級(jí)計(jì)算機(jī)。Cray 1超級(jí)計(jì)算機(jī)，是1977年前世界上功能最強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)。 超級(jí)計(jì)算機(jī)的前世今生 誰(shuí)最早提出了超級(jí)計(jì)算機(jī)的概念？至今存在很大的爭(zhēng)議。有人說(shuō)是最早開(kāi)發(fā)集成電路的肖克利在自己的工作日記中透露了超級(jí)計(jì)算機(jī)的構(gòu)思，也有人說(shuō)是當(dāng)時(shí)為軍方服務(wù)的LawrenceLivermore國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的想法。但從真正意義上來(lái)說(shuō)，研發(fā)出符合超級(jí)計(jì)算機(jī)定義產(chǎn)品的人應(yīng)該是西蒙·克雷(Seymor Cray)博士，此人后來(lái)被西方稱為“超級(jí)計(jì)算機(jī)之父”。 西蒙·克雷1925年9月出生在美國(guó)威斯康星州的一個(gè)工程師世家。在參加陸軍做了幾年電工后，克雷到威斯康星大學(xué)和明尼蘇達(dá)大學(xué)繼續(xù)深造，獲電氣工程學(xué)士和碩士學(xué)位?？死紫群笤诠こ萄芯繉W(xué)會(huì)和雷明頓·蘭德公司從事計(jì)算機(jī)研究。在那里，他設(shè)計(jì)出他的第一臺(tái)計(jì)算機(jī)ERA1101。 1960年，剛成立三年的控制數(shù)據(jù)公司(CDC)接受美國(guó)原子能委員會(huì)的委托，涉足萬(wàn)難之險(xiǎn)的巨型機(jī)領(lǐng)域。當(dāng)時(shí)CDC公司的電腦總設(shè)計(jì)師就是年僅31歲的克雷，曾經(jīng)是UNIVAC設(shè)計(jì)小組的成員。他是一位性格內(nèi)向的“隱士”般人物，念念不忘的是建造心目中的巨型機(jī)，甚至想“隱退”回家去獨(dú)自研究。CDC慷慨地滿足了克雷的愿望，在距離總部80英里的密林深處為他建立了一個(gè)實(shí)驗(yàn)室。
克雷帶領(lǐng)他的研究小組，遠(yuǎn)遠(yuǎn)避開(kāi)“人世”。小組僅有34人，包括克雷本人在內(nèi)，也只有2位博士。1963年8月，克雷終于從“密林”深處復(fù)出，把一臺(tái)被他親切稱作“簡(jiǎn)單的蠢東西” —— CDC6600超級(jí)計(jì)算機(jī)公布于世。CDC6600是真正意義上的超級(jí)計(jì)算機(jī)，共安裝了35萬(wàn)個(gè)晶體管，運(yùn)算速度為300萬(wàn)次，是其他電腦的10倍。至1969年，克雷研制的CDC6600以及改進(jìn)型CDC7600巨型機(jī)共售出150余臺(tái)。 與比爾·蓋茨這樣精明的計(jì)算機(jī)商人不同，克雷是一個(gè)典型的工程師。曾經(jīng)整整四個(gè)春秋，謝絕一切社交活動(dòng)，埋頭繪制圖紙、制作零件。連著名的學(xué)術(shù)團(tuán)體的頒獎(jiǎng)，他也不愿拋頭露面，為此博得了“叢林隱士”的綽號(hào)。克雷生平極少發(fā)表演說(shuō)。 盡管克雷在上個(gè)世紀(jì)60年代成功開(kāi)發(fā)了第一代超級(jí)計(jì)算機(jī),但是真正將這個(gè)產(chǎn)品應(yīng)用起來(lái)的還是前面提到的LawrenceLivermore國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和另一位超級(jí)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)者Frank McMahon，目的是為了克服當(dāng)時(shí)磁芯存儲(chǔ)器存在的延時(shí)問(wèn)題。1971年前后Frank McMahon將這種想法成功地應(yīng)用于CDCSTAR超級(jí)計(jì)算機(jī)的處理器CDC7600上。 接著，70年代中后期,以向量超級(jí)計(jì)算為主的超級(jí)計(jì)算機(jī)開(kāi)始陸續(xù)出現(xiàn)，如CDC Cyber205和克雷1號(hào)。值得一提的是1975年誕生的“克雷1號(hào)”，實(shí)現(xiàn)了當(dāng)時(shí)絕無(wú)僅有的超高速——可持續(xù)保持每秒1億次運(yùn)算。然而，這臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)的體積卻并不巨大，就像一套開(kāi)口的沙發(fā)圈椅，靠背處立著12個(gè)一人高的“大衣櫥”，占地不到7平方米，重量不超過(guò)5噸，共安裝了約35萬(wàn)塊集成電路。 從技術(shù)角度來(lái)看，克雷1號(hào)更加流行。這種機(jī)器具有8MB內(nèi)存，但這種內(nèi)存是晶體管存儲(chǔ)器，而不是CDCSTAR-100使用的磁芯存儲(chǔ)器。它還引入了向量寄存器的概念。 在整個(gè)70年代和80年代初期，向量計(jì)算處理對(duì)提高計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度十分有利，有利于流水線的充分利用，有利于多功能部件的充分利用。但由于時(shí)鐘周期已接近物理極限，向量計(jì)算機(jī)的進(jìn)一步發(fā)展已經(jīng)不太可能。所以，要繼續(xù)提高性能也就意味著必須投入多個(gè)CPU來(lái)同時(shí)為一個(gè)程序工作。在這樣的背景下，一個(gè)全新的概念被提出來(lái)了，那就是大規(guī)模并行處理(MPP)，也是從這個(gè)時(shí)候，英特爾、IBM和SGI開(kāi)始成為超級(jí)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的新貴。超級(jí)計(jì)算機(jī)也開(kāi)始走上了真正的商用化道路。 1992年，英特爾推出Paragon超級(jí)計(jì)算機(jī)，它成為歷史上第一臺(tái)突破萬(wàn)億次浮點(diǎn)計(jì)算屏障的超級(jí)計(jì)算機(jī)。緊接著,IBM的SP2、日立公司的SR2201和SGI公司的Origin2000超級(jí)計(jì)算機(jī)都先后出現(xiàn)。值得一提的是Origin2000系列后來(lái)成為SGI公司制作電影CG的主力，很多大場(chǎng)面的電影都有它的功勞。 1996年12月，SGI公司研制出一臺(tái)具有256個(gè)處理器的超級(jí)計(jì)算機(jī)安裝在美國(guó)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室。這個(gè)系統(tǒng)的處理器還將增加為4096個(gè)，運(yùn)算速度達(dá)到了30000億次。 進(jìn)入2000年之后，超級(jí)計(jì)算機(jī)的競(jìng)爭(zhēng)日漸激烈，日本和美國(guó)彼此成為最大的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。比如在2003年世界前十名的超級(jí)計(jì)算機(jī)名單中，日本的“地球模擬器”排在榜首，后面全是清一色的美國(guó)產(chǎn)超級(jí)計(jì)算機(jī)。而保持運(yùn)算速度最快記錄的超級(jí)計(jì)算機(jī)則是日本NEC剛剛發(fā)布的SX-8,每秒運(yùn)算速度高達(dá)65萬(wàn)億次。 在廠商之間，IBM、英特爾、DELL、NEC和SGI的競(jìng)爭(zhēng)一向激烈，近來(lái)又冒出了蘋(píng)果。這家公司的G5蘋(píng)果超級(jí)計(jì)算機(jī)已經(jīng)后來(lái)居上，超過(guò)英特爾居于超級(jí)計(jì)算機(jī)排行榜的第三位。在中國(guó)，聯(lián)想和曙光同樣開(kāi)發(fā)了國(guó)產(chǎn)超級(jí)計(jì)算機(jī)，在全球500強(qiáng)超級(jí)計(jì)算機(jī)中能夠看到中國(guó)人的身影。
我國(guó)計(jì)算機(jī)研制工作起源于1956年制定的《全國(guó)12年科技規(guī)劃》。同年9月中科院籌建計(jì)算技術(shù)研究所。1957年秋季決定以蘇聯(lián)M-3型計(jì)算機(jī)資料為藍(lán)本，由中科院計(jì)算所與北京有限電廠合作研制計(jì)算機(jī)。1958年8月完成生產(chǎn)調(diào)試，該機(jī)由800根電子管、2000個(gè)氧化銅元件、10000個(gè)阻容元件組成，分裝400個(gè)插件，插入3個(gè)機(jī)柜。由于氧化銅元件性能不穩(wěn)定，后改用鍺二極管。全機(jī)于1959年3月開(kāi)始試算。不久，計(jì)算所三室成功地為該機(jī)配置了磁芯存儲(chǔ)器，運(yùn)算速度從以磁鼓作存儲(chǔ)器時(shí)的每秒30次提高到每秒1800次。1959年8月1日投入運(yùn)行，可執(zhí)行短程序。738廠共生產(chǎn)了38臺(tái)，并改名為103型計(jì)算機(jī)（即DJS-1型），供各單位使用。 中國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)歷史 世界上第一臺(tái)數(shù)字電子計(jì)算機(jī)誕生于1946年，中國(guó)電子計(jì)算機(jī)的科研、生產(chǎn)和應(yīng)用是從上世紀(jì)五十年代中后期開(kāi)始的。1956年，周總理親自主持制定的《十二年科學(xué)技術(shù)發(fā)展規(guī)劃》中，就把計(jì)算機(jī)列為發(fā)展科學(xué)技術(shù)的重點(diǎn)之一，并籌建了中國(guó)第一個(gè)計(jì)算技術(shù)研究所——中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所。1957年,哈爾濱工業(yè)大學(xué)研制成功中國(guó)第一臺(tái)模擬式電子計(jì)算機(jī)。1958年8月1日，我國(guó)第一臺(tái)數(shù)字電子計(jì)算機(jī)——103機(jī)誕生。 以邏輯電路器件作為標(biāo)志，到目前為止的電子計(jì)算機(jī)可以分為四代。此外還有“第五代”即人工智能計(jì)算機(jī)和“第六代”即生物計(jì)算機(jī)的說(shuō)法。每一代計(jì)算機(jī)，都比前一代更小、更快，技術(shù)工藝要求更高，價(jià)錢也更便宜。中國(guó)科學(xué)家研制從第一代到第四代計(jì)算機(jī)的工作，幾乎貫穿于整個(gè)毛澤東時(shí)代。 第一代計(jì)算機(jī)采用電子管。美國(guó)研制出第一代計(jì)算機(jī)用了4年（1943-1946，標(biāo)志：賓夕法尼亞大學(xué)莫爾學(xué)院的ENIAC），而中國(guó)通過(guò)學(xué)習(xí)蘇聯(lián)的技術(shù)，僅用3年就完成了（1956-1958，中科院計(jì)算所的103機(jī)），并生產(chǎn)了38臺(tái)。 第二代計(jì)算機(jī)采用晶體管。美國(guó)從第一代計(jì)算機(jī)進(jìn)入第二代計(jì)算機(jī)花了9年時(shí)間（1946-1954，標(biāo)志：貝爾實(shí)驗(yàn)室的TRADIC），中國(guó)用了7年（1958-1964，標(biāo)志：哈爾濱軍事工程學(xué)院，即國(guó)防科技大學(xué)前身的441B機(jī)），生產(chǎn)了約200臺(tái)。 第三代計(jì)算機(jī)采用中、小規(guī)模集成電路。這段發(fā)展過(guò)程美國(guó)用了11年（1954-1964，標(biāo)志：IBM公司的IBM360），中國(guó)用了7年時(shí)間（1964-1970，標(biāo)志：中科院計(jì)算所的小規(guī)模集成電路通用數(shù)字電子計(jì)算機(jī)“111機(jī)”）。 1965年，中國(guó)自主研制的第一塊集成電路在上海誕生，僅比美國(guó)晚了5年。在此后的歲月里，盡管國(guó)外對(duì)我國(guó)進(jìn)行技術(shù)封鎖，但這一領(lǐng)域的廣大科研工作者和工人階級(jí)，發(fā)揚(yáng)自力更生和艱苦奮斗的精神，依靠自己的力量建起了中國(guó)早期的半導(dǎo)體工業(yè)，掌握了從拉單晶、設(shè)備制造，再到集成電路制造全過(guò)程，積累了大量的人才和豐富的知識(shí)，相繼研制并生產(chǎn)了DTL、TTL、 ECL等各種類型的中小規(guī)模雙極型數(shù)字邏輯電路，支持了國(guó)內(nèi)計(jì)算機(jī)行業(yè)。當(dāng)時(shí)具備這種能力的國(guó)家除中國(guó)外，只有美國(guó)、日本和蘇聯(lián)。 我國(guó)的超級(jí)計(jì)算機(jī)研制起步于60年代。到目前為止，大體經(jīng)歷了三個(gè)階段：第一階段，自60年代末到70年代末，主要從事大型機(jī)的并行處理技術(shù)研究；第二階段，自70年代末至80年代末，主要從事向量機(jī)及并行處理系統(tǒng)的研制；第三階段，自80年代末至今，主要從事MPP系統(tǒng)及工作站集群系統(tǒng)的研制。經(jīng)過(guò)幾十年不懈地努力, 我國(guó)的高端計(jì)算機(jī)系統(tǒng)研制已取得了豐碩成果，“銀河”、“曙光”、“神威”、“深騰”等一批國(guó)產(chǎn)高端計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的出現(xiàn)，使我國(guó)成為繼美國(guó)、日本之后，第三個(gè)具備研制高端計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能力的國(guó)家。 1958年5月我國(guó)開(kāi)始了第一臺(tái)大型通用電子計(jì)算機(jī)-104機(jī)研制，以前蘇聯(lián)當(dāng)時(shí)正在研制的БЭСМ-II中型計(jì)算機(jī)為藍(lán)本，中科院計(jì)算所、四機(jī)部（15所）、七機(jī)部（706所）和總參56所的科研人員與北京有線電廠（738廠）密切配合，于1959年9月完成研制任務(wù)。104電子管計(jì)算機(jī)有22個(gè)機(jī)柜，主機(jī)、電機(jī)組機(jī)房各占地200平方米。全機(jī)共用4200個(gè)電子管，4000個(gè)鍺晶體二極管。字長(zhǎng)40二進(jìn)位，內(nèi)存使用直徑2mm的環(huán)形鐵淦氧磁心體，容量為4096字，機(jī)器時(shí)鐘頻率500KHz，運(yùn)算速度每秒約一萬(wàn)次浮點(diǎn)運(yùn)算，運(yùn)行功率為100千瓦。1958年10月完成部件生產(chǎn)，1959年4月完成調(diào)試。 104機(jī)共生產(chǎn)了7臺(tái)。為使計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)化，保證整機(jī)配套，60年代中期，全國(guó)建立了11家計(jì)算機(jī)主機(jī)和外部設(shè)備廠，職工人數(shù)1萬(wàn)3千人。分布在北京、上海、天津、貴州、黑龍江、山東、江蘇等地。1970年之前，僅738廠就生產(chǎn)了18種類型的174臺(tái)晶體管計(jì)算機(jī)。 我國(guó)在研制第一代電子管計(jì)算機(jī)的同時(shí)，已開(kāi)始研制第二代晶體管計(jì)算機(jī)。1958年7月，中科院應(yīng)用物理所王守武與林蘭英等人，研制出我國(guó)第一根硅單晶；并開(kāi)始籌建我國(guó)第一個(gè)晶體管廠——中科院109廠，從事鍺高頻晶體管的批量生產(chǎn)。該廠為計(jì)算所研制109乙型晶體管計(jì)算機(jī)（浮點(diǎn)32二進(jìn)制位、每秒6萬(wàn)次），提供了12個(gè)品種、14.5萬(wàn)多只鍺晶體管。 1964年3月，二機(jī)部（主管核工業(yè)）提出要在1967年底前，使用約20萬(wàn)次的大型計(jì)算機(jī)。3月20日，中科院計(jì)算所在109乙型基礎(chǔ)上，開(kāi)始研制109丙計(jì)算機(jī)。1967年4月，完成機(jī)器調(diào)試，開(kāi)始進(jìn)行試算，8月進(jìn)行驗(yàn)收鑒定。該機(jī)所需硅晶體管和鍺晶體管，由109廠和公安部遼河實(shí)驗(yàn)工廠生產(chǎn)。109丙機(jī)是六十年代中期我國(guó)自行設(shè)計(jì)的比較成熟的大型計(jì)算機(jī)，字長(zhǎng)48位，平均運(yùn)算速度每秒11.5萬(wàn)次。在國(guó)內(nèi)首次采用了自行研制的匯編語(yǔ)言和BCY算法語(yǔ)言，并建立了管理程序。該機(jī)共生產(chǎn)兩臺(tái)，為用戶運(yùn)行了15年，有效算題時(shí)間10萬(wàn)小時(shí)以上，在我國(guó)核武器研制工程中發(fā)揮了重要作用，被國(guó)防科工委譽(yù)為“功勛計(jì)算機(jī)”。 1983年12月22日，中國(guó)第一臺(tái)每秒鐘運(yùn)算一億次以上的“銀河一號(hào)”巨型計(jì)算機(jī)，由國(guó)防科技大學(xué)計(jì)算機(jī)研究所在長(zhǎng)沙研制成功，使我國(guó)成為能研制巨型機(jī)的少數(shù)幾個(gè)國(guó)家之一，該成果榮獲特等國(guó)防科技成果獎(jiǎng)。 "銀河"系列超級(jí)計(jì)算機(jī) 在國(guó)防科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院寬敞明亮的機(jī)房里，矗立著一個(gè)紅黃兩色相間的大機(jī)柜。這就是我國(guó)自行設(shè)計(jì)和研制的第一臺(tái)每秒運(yùn)算速度達(dá)億次的超級(jí)計(jì)算機(jī)——“銀河—I”。它的誕生，使我國(guó)成為繼美國(guó)、日本之后第三個(gè)能獨(dú)立設(shè)計(jì)和研制超級(jí)計(jì)算機(jī)的國(guó)家。 研制“銀河”超級(jí)計(jì)算機(jī)的難度不是一般人能想象的：當(dāng)時(shí)文革剛結(jié)束，國(guó)家百?gòu)U待興，我國(guó)氣象部門急需巨型機(jī)做中長(zhǎng)期天氣預(yù)報(bào)，航空航天部門急需超級(jí)計(jì)算機(jī)以減少昂貴的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)，石油勘探部門急需超級(jí)計(jì)算機(jī)進(jìn)行三維地震數(shù)據(jù)處理。有一個(gè)部門租用了外國(guó)一臺(tái)中型計(jì)算機(jī)，卻要由外方控制使用，算什么題目都要交給人家，中國(guó)人不得進(jìn)入主控室。為了研制新一代導(dǎo)彈核武器，必須進(jìn)行大量的數(shù)值計(jì)算和模擬來(lái)計(jì)算核武器的殺傷效能等等數(shù)據(jù)，顯然不能再靠手搖計(jì)算機(jī)+人海戰(zhàn)那么干了。 1975年10月和1977年秋，時(shí)任國(guó)防科工委主任的張愛(ài)萍上將先后兩次指示國(guó)防科技大學(xué)計(jì)算機(jī)研究所對(duì)巨型機(jī)研制進(jìn)行調(diào)研。在此基礎(chǔ)上，國(guó)防科工委于1977年11月14日向黨中央和中央軍委呈交了“關(guān)于研制巨型機(jī)”的請(qǐng)示報(bào)告，黨中央和中央軍委11月26日就批準(zhǔn)了國(guó)防科工委的報(bào)告。1978年3月，中央軍委主席鄧小平同志專門聽(tīng)取了關(guān)于計(jì)算機(jī)發(fā)展情況的匯報(bào)，明確由國(guó)防科工委系統(tǒng)承擔(dān)億次機(jī)研制任務(wù)，張愛(ài)萍將軍為該機(jī)命名“銀河”。 國(guó)防科大的前身是1953年創(chuàng)建于哈爾濱的中國(guó)人民解放軍軍事工程學(xué)院，1958年“哈軍工”研制出我國(guó)第一臺(tái)電子管計(jì)算機(jī)。由于歷史原因，1966年“哈軍工”退出軍隊(duì)序列，1970年學(xué)院主體南遷長(zhǎng)沙，更名長(zhǎng)沙工學(xué)院，直至1978年才變更為國(guó)防科技大學(xué)。面對(duì)小平同志的信任與重托，時(shí)任國(guó)防科大計(jì)算機(jī)研究所所長(zhǎng)的慈云桂教授立下軍令狀。 1983年12月4日，是我國(guó)計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展史上永遠(yuǎn)值得紀(jì)念的日子。這一天，我國(guó)自行研究與設(shè)計(jì)的第一臺(tái)億次巨型計(jì)算機(jī)提前一年研制成功，通過(guò)鑒定；它的誕生標(biāo)志著我國(guó)計(jì)算機(jī)技術(shù)水平踏上了一個(gè)新臺(tái)階。 1986年年初，國(guó)防科技大學(xué)計(jì)算機(jī)系申請(qǐng)研制“銀河Ⅱ”10億次巨型計(jì)算機(jī)，得到了國(guó)務(wù)院、中央軍委和當(dāng)時(shí)的國(guó)防科工委的批復(fù)，1992年11月國(guó)防科大成功研制出“銀河Ⅱ”10億次巨型機(jī)，實(shí)現(xiàn)了從向量巨型機(jī)到處理并行巨型機(jī)的跨越，成為繼美國(guó)、日本之后，第三個(gè)實(shí)現(xiàn)10億次超級(jí)計(jì)算機(jī)的國(guó)家。1994年，銀河Ⅱ超級(jí)計(jì)算機(jī)在國(guó)家氣象局投入正式運(yùn)行，用于天氣中期預(yù)報(bào)。
1994年3月，在市場(chǎng)激烈的競(jìng)爭(zhēng)中，“銀河-Ⅲ”正式立項(xiàng)。三年后，1997年6月19日，“銀河-III”百億次巨型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過(guò)國(guó)家技術(shù)鑒定，它的研制者還是國(guó)防科技大學(xué)計(jì)算機(jī)研究所。從1億次到百億次，從多處理并行巨型機(jī)到大規(guī)模并行處理巨型機(jī)的跨越；標(biāo)志著我國(guó)已經(jīng)掌握了高性能巨型計(jì)算機(jī)的研制技術(shù)，而擁有這一技術(shù)的國(guó)家屈指可數(shù)。2000年由1024個(gè)CPU組成的“銀河-Ⅳ”超級(jí)計(jì)算機(jī)問(wèn)世，峰值性能達(dá)到每秒1.0647萬(wàn)億次浮點(diǎn)運(yùn)算，其各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到當(dāng)時(shí)國(guó)際先進(jìn)水平，它使我國(guó)高端計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的研制水平再上一個(gè)新臺(tái)階。 “銀河”系列超級(jí)計(jì)算機(jī)如今廣泛應(yīng)用于天氣預(yù)報(bào)、空氣動(dòng)力實(shí)驗(yàn)、工程物理、石油勘探、地震數(shù)據(jù)處理等領(lǐng)域，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。國(guó)家氣象中心將“銀河”超級(jí)計(jì)算機(jī)用于中期數(shù)值天氣預(yù)報(bào)系統(tǒng)，使我國(guó)成為世界上少數(shù)幾個(gè)能發(fā)布５至７天中期數(shù)值天氣預(yù)報(bào)的國(guó)家之一。 2006年9月誕生的“神威Ⅰ”的峰值運(yùn)算速度為每秒3840億浮點(diǎn)結(jié)果，在國(guó)家氣象局用于氣象數(shù)值計(jì)算。該機(jī)在世界已投入商業(yè)運(yùn)行的前500臺(tái)高性能計(jì)算機(jī)中排名第48位，其主要技術(shù)指標(biāo)和性能達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。 "神威"系列超級(jí)計(jì)算機(jī) 1996年為加強(qiáng)我國(guó)高端并行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的研制，國(guó)家并行計(jì)算機(jī)工程技術(shù)中心正式掛牌成立，開(kāi)始了神威系列大規(guī)模并行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的研制。1999年神威系列機(jī)的第一代產(chǎn)品——神威Ⅰ型巨型機(jī)落戶北京國(guó)家氣象局，系統(tǒng)峰值為3840億次浮點(diǎn)運(yùn)算，該機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中取得了很好的效果。于此同時(shí)，為順應(yīng)國(guó)際潮流他們還同步開(kāi)展了神威“新世紀(jì)”集群系統(tǒng)的研制?，F(xiàn)已成功推出A、P兩個(gè)系列的“新世紀(jì)”集群系統(tǒng)，其中A系列采用Alpha21264處理器，P系列采用Intel Xeon處理器，兩款的最大規(guī)模均可擴(kuò)至千余節(jié)點(diǎn)。目前該系統(tǒng)已廣泛地應(yīng)用于石油、物探、生物、氣象和材料分析等各個(gè)領(lǐng)域。
上世紀(jì)80年代末90年代初，世界計(jì)算機(jī)領(lǐng)域悄悄地孕育著一場(chǎng)革命，傳統(tǒng)的向量機(jī)發(fā)展受到了限制，大規(guī)模并行機(jī)悄然問(wèn)世。金怡濂教授敏銳地洞察到這一新的發(fā)展趨勢(shì)是實(shí)現(xiàn)中國(guó)計(jì)算機(jī)跨越發(fā)展的一次重要機(jī)遇。與此同時(shí)，機(jī)遇也落到了他的身上，他擔(dān)任了國(guó)家重點(diǎn)工程———“神威”巨型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的總設(shè)計(jì)師。 金怡濂教授當(dāng)即提出了一個(gè)我國(guó)超大規(guī)模巨型計(jì)算機(jī)研制的全新的跨越式的方案。這一方案不僅當(dāng)時(shí)在國(guó)內(nèi)尚無(wú)先例，而且把巨型機(jī)的峰值運(yùn)算速度從每秒10億次跨越到每秒3000億次以上，跨越了兩個(gè)數(shù)量級(jí)。在國(guó)家并行計(jì)算機(jī)工程技術(shù)研究中心召開(kāi)的“神威”機(jī)研制方案論證會(huì)上，許多人對(duì)此方案表示驚訝、懷疑，甚至反對(duì)，提出繼續(xù)搞比較保險(xiǎn)的傳統(tǒng)機(jī)型。金怡濂力排眾議：“不挑戰(zhàn)就會(huì)失去競(jìng)爭(zhēng)的機(jī)會(huì)，不突破就沒(méi)有中國(guó)巨型機(jī)的崛起。”經(jīng)過(guò)他的精辟分析，與會(huì)專家最終通過(guò)了他提出的總體方案。實(shí)踐證明，這是一個(gè)具有戰(zhàn)略意義的跨越，闖出了一條中國(guó)巨型機(jī)趕超世界先進(jìn)水平的發(fā)展道路。 氣象預(yù)報(bào)是超級(jí)計(jì)算機(jī)最重要的應(yīng)用領(lǐng)域之一。在神威Ⅰ型機(jī)上運(yùn)行的“集合天氣預(yù)報(bào)系統(tǒng)”采用了32套原始數(shù)據(jù)，輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行運(yùn)算，然后得出32個(gè)結(jié)果，再運(yùn)用氣象學(xué)的知識(shí)和統(tǒng)計(jì)的規(guī)律，在這個(gè)結(jié)果群里，找出可能性最大的未來(lái)天氣的情況。以往10天的天氣數(shù)值預(yù)報(bào)，在百億次機(jī)上運(yùn)算大約需要640小時(shí)，等預(yù)報(bào)結(jié)果出來(lái)時(shí)，就已經(jīng)不是“預(yù)報(bào)”了。利用“神威”機(jī)進(jìn)行運(yùn)算，則只需要8小時(shí)。 “神威”機(jī)的另一項(xiàng)重要的應(yīng)用就是石油勘探。要開(kāi)采石油，必須鉆井。打一口井耗資巨大，差不多要幾百萬(wàn)甚至上千萬(wàn)，如果選擇的鉆井地點(diǎn)有偏差，那么投入的人力、財(cái)力、物力就會(huì)全部浪費(fèi)，損失巨大。因此提前的精確測(cè)算格外重要。 在認(rèn)為可能的地方進(jìn)行人工爆破，然后搜集爆破后的反應(yīng)，記錄它的反射弧，把這些數(shù)據(jù)送到計(jì)算機(jī)上進(jìn)行處理，地質(zhì)專家再根據(jù)得出的結(jié)論分析石油的分布。應(yīng)用“神威”機(jī)后，可以明顯提高分析面積和準(zhǔn)確程度。 “神威”機(jī)在石油領(lǐng)域的另一個(gè)重要應(yīng)用是“油藏模擬系統(tǒng)”。類似大慶那樣的老油田，油采出來(lái)還要注水平以衡壓力?，F(xiàn)在地下還剩下多少油，也是需要大量的計(jì)算。用普通的工作站，可能要算一個(gè)月才有結(jié)果，而為了提高準(zhǔn)確度，一套程序要算好幾遍。一次就要一個(gè)月，顯然達(dá)不到要求。用了神威機(jī)之后，由一個(gè)月變成了一個(gè)星期，現(xiàn)在變成了幾個(gè)小時(shí)。 "深騰"系列超級(jí)計(jì)算機(jī) 90年代末以生產(chǎn)個(gè)人電腦和服務(wù)器著稱的聯(lián)想集團(tuán)，也加入了研制高端計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的行列，且一鳴驚人。2002年由該集團(tuán)研制的運(yùn)算速度超過(guò)每秒萬(wàn)億次浮點(diǎn)運(yùn)算的“深騰1800”高端計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在北京中關(guān)村誕生。它是我國(guó)第一臺(tái)由企業(yè)研制開(kāi)發(fā)的萬(wàn)億次級(jí)計(jì)算機(jī)產(chǎn)品，標(biāo)志著國(guó)內(nèi)大型IT企業(yè)開(kāi)始進(jìn)入高性能計(jì)算領(lǐng)域的研究開(kāi)發(fā)。在當(dāng)年11月公布的全球高性能計(jì)算機(jī)TOP500排行榜中，“深騰1800”以每秒1.046萬(wàn)億次浮點(diǎn)運(yùn)算的實(shí)測(cè)性能排在第43位，這也是我國(guó)企業(yè)生產(chǎn)的高端計(jì)算機(jī)系統(tǒng)首次入圍TOP500。此外，該集團(tuán)還于1999年和2000年分別推出NS10000及NS20000高性能服務(wù)器集群系統(tǒng)，同期從事高性能集群系統(tǒng)研究的還有清華大學(xué)和上海大學(xué)等單位。1999年由清華大學(xué)研制的“探索108”大型群集計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及高效能網(wǎng)絡(luò)并行超級(jí)計(jì)算機(jī)THNPSC-1問(wèn)世，其最高浮點(diǎn)計(jì)算速度達(dá)到每秒300億次；2000年由上海大學(xué)研制的集群式高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)——自強(qiáng)2000-SUHPCS在上海誕生，其峰值速度為每秒3千億次浮點(diǎn)運(yùn)算。 中國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)譜系表 國(guó)防科技大學(xué)計(jì)算機(jī)研究所——“銀河”系列 銀河-Ⅰ 1983年 運(yùn)算速度每秒 1 億次 銀河-Ⅱ 1994年 運(yùn)算速度每秒 10 億次 銀河-Ⅲ 1997年 運(yùn)算速度每秒 130 億次 銀河-Ⅳ 2000年 運(yùn)算速度每秒 1萬(wàn) 億次 天河一號(hào) 2010年 運(yùn)算速度每秒 2507萬(wàn)億次（2010年世界超級(jí)計(jì)算機(jī)排名世界第一） 中科院計(jì)算技術(shù)研究所——“曙光”系列 曙光一號(hào) 1992年 運(yùn)算速度每秒 6.4 億次 曙光-1000 1995年 運(yùn)算速度每秒 25 億次 曙光-1000A 1996年 運(yùn)算速度每秒 40 億次 曙光-2000Ⅰ 1998年 運(yùn)算速度每秒 200 億次 曙光-2000Ⅱ 1999年 運(yùn)算速度每秒 1117 億次 曙光-3000 2000年 運(yùn)算速度每秒 4032 億次 曙光-4000L 2003年 運(yùn)算速度每秒 4.2 萬(wàn)億次 曙光-4000A 2004年 運(yùn)算速度每秒 11 萬(wàn)億次 曙光-5000A 2008年 運(yùn)算速度每秒 230 萬(wàn)億次 曙光-星云 2010年 運(yùn)算速度每秒 1271 萬(wàn)億次（世界第三臺(tái)達(dá)到千萬(wàn)億次的超級(jí)計(jì)算機(jī)）
國(guó)家并行計(jì)算機(jī)工程技術(shù)中心——“神威”系列 神威-Ⅰ 1999年 運(yùn)算速度每秒 3840 億次 神威3000A 2007年 運(yùn)算速度每秒 18 萬(wàn)億次 神威藍(lán)光 2010年 運(yùn)算速度每秒 1100 萬(wàn)億次 （我國(guó)第一臺(tái)全部采用國(guó)產(chǎn)CPU的超級(jí)計(jì)算機(jī)） 聯(lián)想集團(tuán)——“深騰”系列 深騰1800 2002年 運(yùn)算速度每秒 1 萬(wàn)億次 深騰6800 2003年 運(yùn)算速度每秒 5.3 萬(wàn)億次 深騰7000 2008年 運(yùn)算速度每秒 106.5萬(wàn)億次 深騰X 在研 運(yùn)算速度每秒 1000 萬(wàn)億次
曙光5000百萬(wàn)億次超級(jí)計(jì)算機(jī)，該系統(tǒng)位居最新公布的全球高性能計(jì)算機(jī)排名（TOP500）第10位。前9名均為美國(guó)研制。目前普通家用電腦的運(yùn)算速度為每秒20億次左右，曙光5000百萬(wàn)億次超級(jí)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力相當(dāng)于10萬(wàn)臺(tái)個(gè)人電腦，共有6000顆CPU與100T海量?jī)?nèi)存，擁有30720個(gè)處理器內(nèi)核，其理論浮點(diǎn)峰值為每秒260萬(wàn)億次，采用20GB，延遲小于1.3us的Infiniband高速網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互聯(lián)，采用了WCCS + SuSe Linux 雙操作系統(tǒng)。其每天耗電超過(guò)1萬(wàn)度，售價(jià)約2億元。
聯(lián)想“深騰7000”百萬(wàn)億次超級(jí)計(jì)算機(jī)，該系統(tǒng)位居最新公布的全球高性能計(jì)算機(jī)排名（TOP500）第19位，售價(jià)超過(guò)1億元人民幣。聯(lián)想“深騰7000”是世界上規(guī)模最大的一個(gè)結(jié)點(diǎn)無(wú)盤啟動(dòng)的機(jī)群系統(tǒng)，成功實(shí)現(xiàn)了基于1428個(gè)無(wú)盤結(jié)點(diǎn)的機(jī)群系統(tǒng)。同時(shí)，它也是世界上第一個(gè)實(shí)現(xiàn)了對(duì)所有硬件部件統(tǒng)一管理和監(jiān)控功能的機(jī)群系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)機(jī)群系統(tǒng)內(nèi)數(shù)千個(gè)計(jì)算、互連、存儲(chǔ)等硬件部件的統(tǒng)一管理和監(jiān)控。 1951年的存儲(chǔ)坦克（memory tank），存儲(chǔ)容量20000 bytes。這是史前時(shí)代的存儲(chǔ)器，容量相當(dāng)于20K。在計(jì)算機(jī)誕生初期并不存在內(nèi)存條的概念，最早的內(nèi)存是以磁芯的形式排列在線路上，每個(gè)磁芯與晶體管理組成的一個(gè)雙穩(wěn)態(tài)電路作為一比特（bit)的存儲(chǔ)器,每一比特都要有玉米粒大小，可以想象,一間的機(jī)房只能裝下不超過(guò)百k字節(jié)左右的容量。后來(lái)才出線現(xiàn)了焊接在主板上集成內(nèi)存芯片，以內(nèi)存芯片的形式為計(jì)算機(jī)的運(yùn)算提供直接支持。現(xiàn)在我們使用的內(nèi)存條，單根容量都在1G以上，是這個(gè)家伙的50000倍。 這是計(jì)算機(jī)博物館中重達(dá)27公斤，只能夠存儲(chǔ)5MB容量的硬盤。而現(xiàn)在我們家用電腦使用的硬盤容量，已經(jīng)達(dá)到了1TG，是它的20萬(wàn)倍。這種史前時(shí)代的老古董，確實(shí)很神奇。人類科技就是在這種匪夷所思的變化中不斷前進(jìn)。 1964年，美國(guó)CDC公司推出了業(yè)界第一臺(tái)真正的超級(jí)計(jì)算機(jī) CDC 6600。其具備了RISC（精簡(jiǎn)指令集）的一些基本特征。它的運(yùn)算速度，當(dāng)時(shí)可達(dá)到每秒300萬(wàn)次。而現(xiàn)在家用電腦的運(yùn)算速度，已經(jīng)超過(guò)了每秒50億次。 IBM 1965年推出的System 360大型主機(jī)，被美國(guó)航天局用于首次載人登月任務(wù)。
1978年，美國(guó)DEC公司推出第一款32位超級(jí)計(jì)算機(jī) DEC VAX，有高達(dá)1MIPS的運(yùn)算性能，售價(jià)200000美元. 1997年的國(guó)際象棋人機(jī)大戰(zhàn)，讓?xiě)?zhàn)勝世界棋王卡斯帕羅夫（左）的深藍(lán)超級(jí)計(jì)算機(jī)一舉成名。深藍(lán)超級(jí)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力為每秒2億次，而現(xiàn)在普通家庭電腦的運(yùn)算能力超過(guò)每秒50億次，是其25倍。 1999年，美國(guó)克雷(Cray)公司用于天氣分析和仿真的超級(jí)電腦 Y-MP，每秒運(yùn)算達(dá)20-40億次. 日本NEC地球模擬器，基于NEC SX架構(gòu)，640個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有8個(gè)矢量處理器(每個(gè)處理器的峰值速度為每秒8 Gflop，周期為2ns，16G共享內(nèi)存，總共5140個(gè)處理器，峰值速度為每秒40萬(wàn)億次，10TB內(nèi)存，700TB硬盤空間，16PB海量?jī)?chǔ)存，占地面積=4個(gè)網(wǎng)球場(chǎng)，3層樓。曾經(jīng)是世界最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)，現(xiàn)在已經(jīng)落伍。 世界第九,歐洲最大超級(jí)計(jì)算機(jī)MareNostrum，它位于西班牙加泰羅尼亞市加泰羅尼亞科技大學(xué)（UPC）園區(qū)，巴塞羅那超級(jí)計(jì)算中心（BSC）。它擁有10240顆IBM Power PC 970MB處理器，峰值計(jì)算速度能夠達(dá)到94.21萬(wàn)億次浮點(diǎn)計(jì)算。組成MareNostrum的2560臺(tái)JS21刀片式計(jì)算結(jié)點(diǎn)占據(jù)了大約半個(gè)籃球場(chǎng)（120平米）的面積，由美國(guó)IBM公司負(fù)責(zé)建造。 美國(guó)IBM公司為德國(guó)尤里希研究中心(FZJ)打造歐洲首臺(tái)千萬(wàn)億次超級(jí)計(jì)算機(jī)，該系統(tǒng)擁有72個(gè)機(jī)柜，內(nèi)置294912顆IBM PowerPC 450 850MHz處理器(四路SMP)、144TB內(nèi)存和6PB硬盤，網(wǎng)絡(luò)延遲160ns，帶寬5.1GB s，總功耗2200KW。
IBM為美國(guó)能源部打造的Roadrunner超級(jí)計(jì)算機(jī)，位于新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（美國(guó)核武器研發(fā)機(jī)構(gòu)），主要目的是軍用。此電腦以新墨西哥州州鳥(niǎo)走鵑（學(xué)名：Geococcyx californianus）命名，每秒計(jì)算能力超過(guò)了一千萬(wàn)億次，達(dá)到了1.026PetaFlops，是目前最強(qiáng)的IBM BlueGene/L（藍(lán)色基因）的兩倍還多，它一天能處理的數(shù)據(jù)，相當(dāng)于全球60億人46年不眠不休地運(yùn)算才能算得完。Roadrunner一共擁有116640顆計(jì)算核心，由三種不同的處理器組成，包括12960顆改進(jìn)版的IBM Cell，以及7000顆AMD Opteron處理器；Cell處理器是Sony PS3上的主要處理器。操作系統(tǒng)使用Red Hat Enterprise Linux 。Roadrunner超級(jí)計(jì)算機(jī)的布線總長(zhǎng)達(dá)到了91公里，功率為3.9兆瓦，占地約6000平方英尺，機(jī)房有四分之三個(gè)足球場(chǎng)那么長(zhǎng)，總重超過(guò)225噸，造價(jià)1.33億美元。
在美國(guó)研發(fā)核武器的“三巨頭”中，“龍頭老大”——洛斯·阿拉莫斯實(shí)驗(yàn)室成立最早，實(shí)力最強(qiáng)，這里曾研制出世界首枚原子彈。美國(guó)“核彈之父”奧本海默曾擔(dān)任該實(shí)驗(yàn)室主任。勞倫斯·利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室則是美國(guó)第二個(gè)專門研發(fā)核武器的國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，主要負(fù)責(zé)研發(fā)核儲(chǔ)存技術(shù)，其擁有的大型核材料倉(cāng)庫(kù)是全美7處核材料儲(chǔ)藏地中最重要的一個(gè)。此外，該實(shí)驗(yàn)室還有全球聞名的“雷鳴”超級(jí)計(jì)算機(jī)。它的運(yùn)算能力在全球所有超級(jí)計(jì)算機(jī)中排名第二，能夠進(jìn)行核爆炸的計(jì)算機(jī)模擬，美國(guó)許多核爆模擬試驗(yàn)就是在這臺(tái)計(jì)算機(jī)上完成的。桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室主要從事核武器系統(tǒng)中非核部分的研發(fā)，新型核武器研制中的強(qiáng)粒子束熱核聚變也由該實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)。 冷戰(zhàn)時(shí)期，“三巨頭”下轄10個(gè)生產(chǎn)基地和1個(gè)核實(shí)驗(yàn)場(chǎng)，先后研發(fā)、生產(chǎn)了超過(guò)3萬(wàn)件核武器和與之相匹配的運(yùn)載與投放系統(tǒng)，這些核武器足以毀滅地球上百次。 在1996年各核大國(guó)簽署禁止核武器試驗(yàn)條約之后，各國(guó)逐步轉(zhuǎn)向用超級(jí)計(jì)算機(jī)和以往的核爆試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)模擬核試驗(yàn)，用來(lái)研制新型的第四代核武器，所以世界上最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)多數(shù)為軍用，我國(guó)也不例外。 在2008年11月評(píng)選的超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)榜單中： 德國(guó)最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)是美國(guó)IBM的“藍(lán)色基因”，理論峰值速度223萬(wàn)億次每秒。用于FZJ研究中心，排名11位。 印度最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)是美國(guó)惠普的EKA3000BL460C，理論峰值速度172萬(wàn)億次每秒，用于塔塔公司，排名13位。 法國(guó)最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)是美國(guó)SGI的ALTIX ICE 8200EX,理論峰值速度146萬(wàn)億次每秒，用于GENCI-CINES,排名14位。 英國(guó)最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)是美國(guó)IBM的POWER 575,理論峰值速度126萬(wàn)億次每秒，用于ECMWF,排名21位。 日本最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)是由美國(guó)Cray（日本）公司為日本筑波大學(xué)、東京大學(xué)和京都大學(xué)制造的T2K開(kāi)放式超級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，采用的是3808顆美國(guó)AMD四核皓龍™處理器，峰值速度113萬(wàn)億次每秒，排名世界超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)的27位。日本NEC的地球模擬器已經(jīng)落到了73位，峰值速度才41萬(wàn)億次每秒，是聯(lián)想深騰7000的四分之一。 俄羅斯最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)是美國(guó)惠普的MVS-100K,理論峰值速度95萬(wàn)億次每秒，用于聯(lián)合超級(jí)計(jì)算中心,排名35位。
世界各大國(guó)里面只有美國(guó)、中國(guó)是自己制造的百萬(wàn)億次超級(jí)計(jì)算機(jī)，由于美國(guó)嚴(yán)格的高技術(shù)禁運(yùn)政策，如果不是我們自己能研制出來(lái)，那么我國(guó)現(xiàn)在最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)，也就是從IBM買來(lái)的25萬(wàn)億次每秒的淘汰產(chǎn)品。 2009年6月15日，國(guó)內(nèi)首臺(tái)百萬(wàn)億次超級(jí)計(jì)算機(jī) “魔方”，在上海正式啟用。 2009年10月29日，中國(guó)第一臺(tái)千萬(wàn)億次超級(jí)計(jì)算機(jī)——天河一號(hào)，在湖南長(zhǎng)沙亮相。“天河一號(hào)”由140個(gè)機(jī)柜組成，每個(gè)機(jī)柜1.45米寬、1.2米深、2米高，排成13排，這個(gè)方陣占地約700平方米，總重量約160噸。2010年11月16日，在國(guó)際超級(jí)計(jì)算機(jī)TOP500組織正式發(fā)布第36屆世界超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)排行榜上，中國(guó)研制的“天河一號(hào)”超級(jí)計(jì)算機(jī)，以峰值速度4700萬(wàn)億次、持續(xù)速度2566萬(wàn)億次每秒浮點(diǎn)運(yùn)算的優(yōu)異性能，位居世界第一。比排名第二的美國(guó)“美洲虎”超級(jí)計(jì)算機(jī)快了1000萬(wàn)億次。 天河一號(hào)千萬(wàn)億次超級(jí)計(jì)算機(jī)，運(yùn)算1小時(shí)的工作量，相當(dāng)于全國(guó)13億人同時(shí)計(jì)算340年；運(yùn)算1天，相當(dāng)于1臺(tái)雙核的高檔桌面電腦運(yùn)算620年；總的存儲(chǔ)容量能夠容納1千萬(wàn)億個(gè)漢字，相當(dāng)于1個(gè)存儲(chǔ)10億冊(cè)100萬(wàn)字書(shū)籍的巨大圖書(shū)館。目前，“天河一號(hào)”已在石油勘探、高端裝備研制、生物醫(yī)藥、動(dòng)漫設(shè)計(jì)工程設(shè)計(jì)與仿真分析、氣象預(yù)報(bào)、遙感數(shù)據(jù)處理等方面獲得成功應(yīng)用。這臺(tái)巨型計(jì)算機(jī)，每小時(shí)耗電4040度，日耗電近10萬(wàn)度，這在世界超級(jí)計(jì)算機(jī)家族中，已經(jīng)算是比較節(jié)能的“綠色電老虎”了。 天河一號(hào)千萬(wàn)億次超級(jí)計(jì)算機(jī)中，安裝有2048顆國(guó)防科技大學(xué)研制的飛騰1000（FT-1000）流處理器芯片。飛騰1000（FT-1000）為64位8核處理器，采用GPGPU架構(gòu)，65納米工藝，3.5億個(gè)晶體管，主頻達(dá)到1GHz，可實(shí)現(xiàn)64線程并行運(yùn)算。 “星云”千萬(wàn)億次超級(jí)計(jì)算機(jī)位于深圳國(guó)家超級(jí)計(jì)算機(jī)中心，由曙光公司的曙光TC3600刀片系統(tǒng)集群組成，最大浮點(diǎn)性能為1271萬(wàn)億次每秒，是世界第三臺(tái)實(shí)現(xiàn)雙精度浮點(diǎn)計(jì)算超千萬(wàn)億次的超級(jí)計(jì)算機(jī)。2010年5月，在德國(guó)漢堡舉行的2010年國(guó)際超級(jí)計(jì)算大會(huì)上，TOP500.org組織公布了第35屆全球超級(jí)計(jì)算機(jī)五百?gòu)?qiáng)排行榜，中國(guó)曙光公司研制的“星云”千萬(wàn)億次超級(jí)計(jì)算機(jī)，排名世界第二。當(dāng)時(shí)世界最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)，是位于美國(guó)田納西州橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的“Cray Jaguar”，主要用于模擬核試驗(yàn)，去年11月它的峰值速度是每秒1750萬(wàn)億次。在上榜計(jì)算機(jī)總數(shù)上，中國(guó)此次共有24套超級(jí)計(jì)算機(jī)上榜，與德國(guó)持平，位列美國(guó)(282)、英國(guó)(38)、法國(guó)(29)之后，另外中國(guó)香港也有一套系統(tǒng)入圍，中國(guó)臺(tái)灣則已從榜上消失。 2007年，聯(lián)想集團(tuán)成為英國(guó)AT&T威廉姆斯車隊(duì)頂級(jí)贊助商，提供聯(lián)想深騰1800超級(jí)計(jì)算機(jī)，用于車隊(duì)的空氣動(dòng)力學(xué)風(fēng)洞模擬試驗(yàn)以及碰撞仿真和CAD/CAM等研究領(lǐng)域。這臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)采用機(jī)群架構(gòu)，擁有166臺(tái)服務(wù)器、652個(gè)計(jì)算核心，以每秒八萬(wàn)億次的峰值浮點(diǎn)運(yùn)算能力，將車隊(duì)原有計(jì)算解決方案的運(yùn)算能力提高了4倍，使車隊(duì)風(fēng)洞模擬過(guò)程的速度提高約75%。 神威藍(lán)光千萬(wàn)億次超級(jí)計(jì)算機(jī)采用的申威1600型16核64位CPU處理器，是由無(wú)錫江南計(jì)算技術(shù)研究所研制的第三代處理器，2010年8月完成，采用Alpha RISC架構(gòu)，主頻1.1G，功耗35-70瓦，65納米代工工藝，峰值運(yùn)算速度達(dá)每秒1408億次。運(yùn)算速度高于日本富士通研制的SPARC64 VIIIfx處理器，和美國(guó)英特爾酷睿i7 980XE。 | |
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