petaflop

petaflop

所謂petaflop,是衡量計算機性能的一個重要單位,1petaflop等於每秒鐘進行1千萬億次的數學運算,這種速度大約是現在運算速度最快計算機的8倍。當今最快的並行計算操作可以達到teraflop量級的速度。美國的國家科學基金會,連同NASA和DARPA一起,已經為構想一個petaflop計算機贊助八個研究計畫。一個petaflop計算機會實際上需要一個在相同的問題方面的平行工作的龐大數量的計算機。 所謂petaflop,其套用可能包括外科手術中的實時核磁共振成像,以計算器為基礎的麻醉藥設計、天體物理學的模擬、環境污染的模型建立和研究長期氣候。 IBM為美國能源部Los Alamos國家實驗室建造的名為“Roadrunner”的計算機系統,它的運算速度達到了1.026 petaflop/s(千萬億次/秒),它也是第一台超過1千萬億次/秒的超級計算機系統,第一個達到petaflop的計算機系統 。

發展

超級計算機

在德國漢堡召開的2009國際超級計算機年會(International Supercomputing Conference)公布了超級計算機的全球500強列表,該組織每年的6月份和11月份都會兩次公布該列表。IBM用於美國能源部Los Alamos國家實驗室的超級計算機“走鵲”(Roadrunner)繼續保持領跑地位,這款超級計算機的浮點運算速度可達1.105 petaflop/s。

天河二號

我國製造的天河二號超級電腦於近日問鼎了世界超級電腦500強。據悉這台電腦問世的時間比原定計畫早了不少,它採用了32,000 顆Xeon 處理器,同時還配有48,000 顆 Xeon Phi 加速處理器。其運算速度達到了33.85 Petaflop,差不多是上一個冠軍 Titan 的兩倍。

Cray XT5美洲虎

位列第二的則是Cray XT5“美洲虎”,這款超級計算機由美國能源部所屬的橡樹嶺國家實驗室使用,浮點運算能力為1.059 petaflop/s。

儘管前兩名的位置基本保持不變,但前十名里往下的排名中則出現了幾個新面孔,而且這些新面孔中有些還不是位於美國的產品。

比如IBM用於德國尤利希研究中心的JUGENE超級計算機就以825.5 teraflop/s的運算能力進入了第三名。而這箇中心中使用的另一款超級計算機則以274.8 teraflop/s的運算速度也擠到了第十名,這款超級計算機由Bull公司的Novascale伺服器與Sun公司的Sunblade x6048伺服器組合而成。

曙光5000A

前十名中餘下的幾款超級計算機基本都位於美國境內,不過,十名之外有幾款位於國外的機型也相當惹人注目,比如套用於沙特阿卜杜拉國王科技大學的IBM BlueGene/P系統就擠到了第14位,而位於中國上海超級計算中心裡的曙光5000A超級計算機則位列第15。

進入Top500排名的門限進一步提升,其中排名最低的超級計算機的運算能力也達到了17.1 teraflop/s,而6個月前排在這個位置上的超級計算機的運算能力只有12.64 teraflop/s。全部500強超級計算機的平均運算能力達到了22.6 petaflop/s,而半年前這個數字只有16.95 petaflop/s,數字則是11.7 petaflop/s。

儘管IBM的超級計算機產品在前十位中占據了不少位子,不過IBM在超級計算機市場上的總體份額已經被惠普慢慢蠶食,前500強中有212款是來自惠普的產品,而只有188款是IBM的產品。

在這些超級計算機中,使用Intel處理器的產品比例達到了非常接近80%的水平,前500強中有399款產品都使用Intel的處理器,而使用IBM Power系列處理器的產品比率則位居第二,前500強中共有55款產品使用了這款處理器。

前十名的列表

日本神戶RIKEN計算科學高級研究所的K Computer擊敗了中國的天河一號A。

K Computer由富士通公司製造,有68544個SPARC64 VIIIfx CPU,每個CPU有八個核心,總共548,352個核心,是其它超級計算機的兩倍以上,沒有使用GPU加速,峰值計算能力8.162 petaflop/s;

第二名是位居榜首的中國天河一號A,峰值速度為2.6 petaflop/s;

第三名是美國橡樹嶺國家實驗室的Jaguar,峰值速度1.75 petaflop/s;

之後是深圳國家超級計算機中心的星雲超級計算機,速度1.27 petaflop/s;

日本的Tsubame 2.0,速度1.19 petaflop/s;洛斯阿拉莫斯國家實驗室的Cielo,速度1.11 petaflop/s;

NASA的Pleiades,速度1.09 petaflop/s,

美國能源部國家能源研究科學計算中心的Hopper,速度1.054 petaflop/s,

法國的Tera 100,速度1.05 petaflop/s;

洛斯阿拉莫斯的Roadrunner,速度1.04 petaflop/s。

Top10全部在1 petaflop/s以上。

國內狀況

天河一號

中國第一台國產千萬億次超級計算機2009年10月29日在湖南長沙亮相,名為“ 天河一號”超級計算機具有每秒鐘1206萬億次的峰值速度和每秒563.1萬億次的Linpack實測性能。而這台名為“天河一號”的計算機位居同日公布的中國超級計算機前100強之首,也使中國成為繼美國之後世界上第二個能夠研製千萬億次超級計算機的國家。這個速度意味著,如果用“天河一號”計算一天,一台當前主流微機得算160年。“天河一號”的存儲量,則相當於4個國家圖書館藏書量之和。

中國首台千萬億次超級計算機“天河一號”究竟有多“超級”?以下是一組相關數字。

高速度

全系統峰值性能為每秒1206萬億次,Linpack實測性能為每秒563.1萬億次。這意味著,“天河一號”計算一天,一台配置Intel雙核CPU、主頻為2.5GHz的微機需要計算160年。

高容量

共享存儲總容量為1PB。按國內數字圖書館套用軟體的圖片格式PDG為例計算,如果平均每冊書大小約10MB的話,“天河一號”的存儲量相當於4個國家圖書館(藏書量為2700萬冊)之和,能夠為全國每人儲存一張大小接近1mb的照片。

“天河一號”由103台機櫃組成,每個機櫃占地1.44平方米、高兩米、重1.5噸,系統總重量相當於19個神舟飛船。把通風等條件考慮在內,放置“天河一號”需要一個近千平方米的房間。

全系統包含6144個通用處理器(CPU)和5120個加速處理器(GPU),僅系統級軟體就有20多萬行代碼。按照每人每個小時寫20行代碼的速度,需要寫1萬小時。

互聯通信網路的單根線傳輸速率為10Gbps,這是目前國際上最快的速率,相當於在“天河一號”計算機內部修了一條信息高速公路。

科技力量

直接參與“天河一號”研發的科技人員有200多人,平均年齡為36歲。

天河一號”投資為6億人民幣。從信息技術的發展速度預計,使用壽命預計為10年。

全系統運行情況下,每小時耗電1280度。能耗比即每瓦電創造的計算效能為4.3億次運算,與峰值性能排名世界第一的美國“走鵑”超級計算機相當。

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