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“曙光”之路的“三叉戟”
智能中心启动研制“曙光”高性能计算机(以下简称“曙光机”)时,正赶上国际高性能计算发展的技术转折时期。智能中心经过深入反复调研确立了 2 个基本点:①计算机技术发展虽然日新月异,但已经形成了一系列的国际工业标准,要研制满足市场需要能“顶天立地”的高性能计算机,绝不能脱离工业标准;②计算机产业发展趋势是从垂直型到水平型,要在增值链上选择对中国来说最佳的创新增值环节,把低费效比、缩短研制周期、机器推出时具有市场竞争力,作为优先考虑因素。
在统一认识的基础上,智能中心明确提出坚定不移地按照“863”计划“发展高技术、实现产业化”的宗旨来发展曙光机,其内涵是:系统地发展机群架构技术体系,使得曙光机的计算速度不断提高、适用的应用领域不断扩大、机器台数不断增多,即“曙光”之路的“三叉戟”——性能、应用和产业。“曙光”团队的科研人员,历经 30 年始终坚持这一发展战略,成功研制了一代又一代曙光高性能计算机:计算速度提升了 12 000 万倍,赶上国际最高水平;应用领域覆盖 46 个行业,在石油勘探等国家关键行业打破国外厂商垄断;国产品牌高性能计算机由市场占有率为 0 到实现领先。中国品牌在 TOP100 排名中,连续 8 年份额第一,超过 IBM 和 HP 等国际巨头;中国在 TOP500 排名中的台数份额也超过了美国。曙光机作为大国重器,部署在国家互联网应急中心,以及上海、深圳、中国科学院 3 个国家级超算中心。
曙光机通过突破低费效比的机群架构的关键技术,发展了机群访存技术体系,同时兼顾了计算速度、应用广度和产业规模。
速度提升12 000万倍。曙光机计算速度赶上并超过国际最高水平的道路具有自己的特色。一方面,发展国际主流技术,果断选择并行处理技术为基础研制对称多处理器结构、海量并行处理结构,再转化到采用通用处理部件的机群,以国际主流技术赶上世界最高水平。另一方面,在增值链上发展自己的“撒手锏”核心技术,如高速互连网络、机群操作系统等,解决了高性能计算机用低成本的通用部件来构建高性能整机的世界难题。支持可扩展设计的机群访存技术体系,成功将机群规模从数十台扩展到千、万级别(图 1)。这一体系不断丰富,沿用至今,为我国高性能计算机研制开辟了机群架构这一新的技术道路。
图 1 曙光机群规模的发展