全球最強(qiáng)的超級(jí)計(jì)算機(jī)
——“神威·太湖之光”

國(guó)家超級(jí)計(jì)算無(wú)錫中心 付昊桓

“神威·太湖之光”是世界上首臺(tái)運(yùn)行速度超過(guò)十億億次的超級(jí)計(jì)算機(jī)，也是我國(guó)第一臺(tái)全部采用國(guó)產(chǎn)處理器構(gòu)建的世界第一的超級(jí)計(jì)算機(jī)。在核高基支持下，國(guó)家高性能集成電路設(shè)計(jì)中心研制成功“申威26010”眾核處理器，打破了國(guó)外的技術(shù)封鎖。該處理器采用64位申威指令系統(tǒng)，260核心，峰值性能3TFLOPS，核心工作頻率1.5GHz，性能指標(biāo)世界領(lǐng)先。

“神威·太湖之光”計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用面向高性能計(jì)算和大數(shù)據(jù)的可擴(kuò)展多態(tài)復(fù)合架構(gòu)，采用高密度組裝、高速互連網(wǎng)絡(luò)、高效率直流供電、全機(jī)水冷等關(guān)鍵技術(shù)，配備高效的調(diào)度和系統(tǒng)管理、豐富的并行編程語(yǔ)言和開(kāi)發(fā)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高效運(yùn)行。盡管全機(jī)并行規(guī)模達(dá)到前所未有的4萬(wàn)節(jié)點(diǎn)、上千萬(wàn)計(jì)算核，全系統(tǒng)的性能功耗比高達(dá)6051MFLOPS/W，相對(duì)美國(guó)和日本的頂尖系統(tǒng)再提升3～6倍。

作為世界首臺(tái)并行規(guī)模超過(guò)千萬(wàn)核、計(jì)算性能超每秒10億億次的超級(jí)計(jì)算機(jī)，“神威·太湖之光”自2016年6月正式運(yùn)行以來(lái)，已在眾多科學(xué)及工程領(lǐng)域取得100多項(xiàng)應(yīng)用成果。其中最重大的突破，是2016及2017年以來(lái)入圍國(guó)際高性能計(jì)算應(yīng)用領(lǐng)域最高獎(jiǎng)——“戈登貝爾”獎(jiǎng)的五項(xiàng)擴(kuò)展至千萬(wàn)核的全機(jī)應(yīng)用：

（1）設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)了新一代高可擴(kuò)展非靜力大氣動(dòng)力全隱求解器，可有效開(kāi)展全球公里級(jí)大氣動(dòng)力過(guò)程模擬（中國(guó)團(tuán)隊(duì)首次獲獎(jiǎng)）。

（2）基于自主MASNUM海浪模式，在國(guó)際上首次開(kāi)展了全球1公里分辨率海浪模式研究，計(jì)算效率超過(guò)36%，性能超過(guò)45PFLOPS。

（3）高可擴(kuò)展的相場(chǎng)模擬程序，大幅加速新材料研發(fā)進(jìn)程，取得高達(dá)50PFLOPS的超高應(yīng)用性能。

（4）全球首個(gè)持續(xù)計(jì)算性能達(dá)到18.9PFLOPS的非線性大地震模擬，實(shí)現(xiàn)對(duì)唐山大地震18Hz頻率范圍及8米高分辨率的精細(xì)模擬。

（5）首次實(shí)現(xiàn)對(duì)超過(guò)50萬(wàn)行代碼的復(fù)雜大氣模式的重構(gòu)與重新設(shè)計(jì)，并首次利用氣候模式實(shí)現(xiàn)對(duì)Katrina颶風(fēng)全生命周期路徑及強(qiáng)度的準(zhǔn)確模擬,實(shí)現(xiàn)動(dòng)力框架對(duì)750米分辨率的支持以及超過(guò)3.3PFLOPS的雙精度計(jì)算性能。