轉自新智元 ( 微信號 : AI_era )       作者 : 胡祥杰

      根據新華社的報道，新一期全球超級計算機500強榜單19日公布，中國“神威·太湖之光”和“天河二號”第三次攜手奪得前兩名，美國20年來(lái)首次無(wú)緣前三。神威·太湖之光繼2016年兩次登頂后，再次位列世界第一，成功拿下三連冠。
      值得一提的是，今年的第三名是來(lái)自瑞士國家超算中心升級版的Piz Daint，上升了5位。
      2017年Top 500 世界超算前10名

 

      TOP500是針對全球已知最強大的電腦系統做出排名與詳細介紹。此項目始于1993年并且一年出版兩次最新的超級計算機排名列表。每年的第
一次排名公布總是在六月份的國際超級計算機會(huì )議上，而第二次排名公布則是在十一月份的超級計算會(huì )議上。此項目主旨在提供一個(gè)可靠的基礎去追蹤與偵測高性能計算的趨勢。
      TOP500榜單由德國曼海姆大學(xué)的Hans Meuer、美國田納西大學(xué)諾克斯維爾分校的Jack Dongarra以及美國勞倫斯伯克利國家實(shí)驗室的Erich Strohmaier與Horst Simon等人共同匯編。
      “神威·太湖之光”是世界上首臺峰值運算性能超過(guò)每秒十億億次浮點(diǎn)運算能力的超級計算機。該系統是我國“十二五”期間“863計劃”的重大科研成果，由國家并行計算機工程技術(shù)研究中心研制，運算系統全面采用了由國家高性能集成電路設計中心通過(guò)自主核心技術(shù)研制的國產(chǎn)“申威26010”眾核處理器。
      “神威·太湖之光”也是我國第一臺全部采用國產(chǎn)處理器構建的世界排名第一的超級計算機。
      此外，2016年年底，被稱(chēng)為“高性能計算領(lǐng)域的諾貝爾獎”的“戈登·貝爾”獎公布獲獎名單，依托于“神威·太湖之光”的強大計算能力，中國有3項應用入圍最終提名，總的提名項目是6項。

      2017年6月18日，新智元有幸走進(jìn)國家超級計算無(wú)錫中心，近距離接觸世界最快超級計算機“神威·太湖之光 ”。
      新智元專(zhuān)訪(fǎng)超算技術(shù)專(zhuān)家：神威·太湖之光憑什么能連奪世界第一
      “神威·太湖之光”為什么能雄踞超級計算機全球榜單的第一名？新智元在國家超級計算無(wú)錫中心采訪(fǎng)到超算技術(shù)專(zhuān)家。
      這位全程參與“神威·太湖之光”的專(zhuān)家對新智元說(shuō)，主要原因是：“神威·太湖之光”芯片的計算能力以及節電節能的水平，都是可以跟國際上最新的芯片相比的。他說(shuō)：“這在以前是我們中國是想都不敢想的，‘神威’ 芯片結構設計有獨創(chuàng )性”。
      具體說(shuō)來(lái)，國際上的GPU等芯片，過(guò)去都是采用插卡的形式，這樣的芯片設計會(huì )造成幾個(gè)問(wèn)題：第一，組裝規模大，費電；第二，PCE作為通信接口，造成瓶頸。太湖之光把運算控制核心與運算核心做在一個(gè)芯片內，這樣就把這兩個(gè)問(wèn)題都解決了。
      “在國際上，現在英特爾可能也正在推出類(lèi)似芯片，這一點(diǎn)上我們是走在前面的”，超算專(zhuān)家說(shuō)。
      據介紹，“神威”的強大，還有一個(gè)原因是得益于國產(chǎn)的自主指令機，通過(guò)多年的積累，他們已經(jīng)構建了從編譯器、操作系統、開(kāi)發(fā)環(huán)境到應用平臺的較為完善的軟件生態(tài)鏈。而且有針對硬件做性能的優(yōu)化，確保性能的發(fā)揮，節能水平的利用。
      全方面近距離接觸太湖之光：010的神話(huà)

      從整體上看，“神威·太湖之光”在機房中的排列呈“010”的樣式，這也正是計算機的語(yǔ)言。國家超算無(wú)錫中心的工作人員向新智元介紹說(shuō)，“神威·太湖之光”總共有48個(gè)機柜，左右兩邊各20個(gè)，中間 8個(gè)。其中，每一個(gè)機柜有 1024個(gè)CPU，采用眾核架構，每個(gè)CPU有四個(gè)主核，每個(gè)主核帶有64個(gè)從核。主核負責分發(fā)任務(wù)，從核負責加速，“等于把CPU和GPU做在一起了”。

      新智元在機房?jì)雀惺艿?，機器發(fā)出的噪音并不大，只有整齊規律的一點(diǎn)聲響，并且整體溫度控制得很好，比機房外開(kāi)著(zhù)空調的會(huì )議室還要涼快。
      相關(guān)負責人對新智元介紹說(shuō)，整個(gè)“神威·太湖之光”每天消耗的電量是40萬(wàn)度，需花費20萬(wàn)人民幣，一年下來(lái)電費成本在5000到6000萬(wàn)之間。

      “神威·太湖之光”全面采用了自主研制的中國芯——“申威26010”眾核處理器，這是一款具有獨特性的處理器，它采用了片上融合的異構眾核體系結構，以及具有自主知識產(chǎn)權的指令集和完整的配套軟件生態(tài)系統。這種獨特性的體系結構在5平方厘米的方寸之間集成了260個(gè)運算核心，數十億晶體管，達到了每秒3萬(wàn)億次計算能力，單芯片計算能力相當于3臺2000年全球排名第一的超級計算機足以比肩當前超級計算機領(lǐng)域最先進(jìn)的處理器。
      每秒10億次，這是一種怎樣的運算能力？這意味著(zhù)神威·太湖之光的計算能力200萬(wàn)臺目前主流性能電腦的計算能力。神威·太湖之光在體系結構、高速互聯(lián)、系統軟件等關(guān)鍵技術(shù)上都實(shí)現了前所未有的創(chuàng )新和突破，帶來(lái)了性能的跨越式發(fā)展。神威系列作為我國超級計算機國產(chǎn)化的主要推動(dòng)者，以12.5436億億次的峰值性能和9.3015億億次的持續性能，站上了超級計算機領(lǐng)域的世界巔峰。
      決戰E級計算，國內外競爭呈白熱化
      6月17日，根據《華爾街日報》的報道，美國能源部（DoE）及與其合作的 6 家硬件供應商將得到近 5 億美元的資金，致力于研究、開(kāi)發(fā)和部署 E 級（百億億次）計算項目。
      據報道，美國能源部計劃至少交付兩個(gè)系統——2021年至少有1 個(gè)，之后或許還有兩個(gè)或更多。 《華爾街日報》的新聞中直接將美國相關(guān)部門(mén)的這一舉動(dòng)描述為與中國爭奪超算世界霸主地位的重要措施。
      新智元在無(wú)錫也就中國超算接下來(lái)幾年的發(fā)展請教了相關(guān)負責人。據介紹，我國的計劃是在2020年交付第一臺E級超級計算機，目前由科技部在支持這一項目，有三個(gè)團隊在同時(shí)開(kāi)展研究——神威、天河和曙光，但是明年會(huì )最終決定由1-2 團隊來(lái)研發(fā)。據悉，國家對這一項目的投入超過(guò)30億。
      該負責人表示，我們認為，百億億級還有很大的難點(diǎn)，因為不是簡(jiǎn)單的堆砌就能完成的。不過(guò)，雖然有很大難點(diǎn)，但是，從太湖之光成功經(jīng)驗來(lái)看，他們對于百億億級還是很有信心的。
      談到神威的優(yōu)勢，相關(guān)技術(shù)人員在向新智元介紹時(shí)提到，去年發(fā)布 Top 100 榜單時(shí)，排在第一名的“神威”運算能力遙遙領(lǐng)先，超過(guò)2-5名的總和。這種優(yōu)勢也將有利于神威的研發(fā)團隊角逐E級超算。

      神威+AI：神威深度算法庫swDNN
      “神威·太湖之光”計算機系統面向工業(yè)設計、地球科學(xué)、天氣氣候、天文宇宙、航空航天、材料科學(xué)、生物醫藥、大數據、云計算和深度學(xué)習等領(lǐng)域提供計算和技術(shù)支持服務(wù)。

      據介紹，神威深度算法庫swDNN，基于申威異構眾合處理器開(kāi)發(fā)的神威深度學(xué)習算法庫swDNN，可將“神威·太湖之光”發(fā)揮至60%的計算效率，充分發(fā)揮了“神威·太湖之光”在應用上的計算支撐作用，將極大的推動(dòng)深度學(xué)習應用的快速發(fā)展。
      該算法庫由清華大學(xué)的相關(guān)團隊開(kāi)發(fā)和運維。

      “神威·太湖之光”目前已經(jīng)在多個(gè)課題上得到應用。
      5 張圖看懂“神威”芯：申威26010





      ISC上神威技術(shù)專(zhuān)家向世界介紹中國技術(shù)
      國家超級計算無(wú)錫中心副主任付昊桓將在本屆的ISC上發(fā)表演講。介紹神威超級計算機。

      摘要
      神威·太湖之光超級計算機是世界上第一個(gè)具有超過(guò) 100 PFlops 峰值性能的系統，以及超過(guò)1000萬(wàn)個(gè)處理器核的并行規模。與其他現有的異構式超級計算機（包括CPU處理器和PCle連接的多核加速器，例如NVIDIA GPU或Intel MIC）不同，太湖之光的計算能力由中國江南計算所開(kāi)發(fā)的SW26010 CPU提供，該處理器包含MPE（management processing elements，管理處理組件）和CPE（computing processing elements，運算處理組件）。這個(gè)演講將報告我們將超過(guò)1000萬(wàn)個(gè)處理器核的計算資源用在傳統科學(xué)模擬應用（氣候模擬，地震模擬，n體，CFD等），以及大數據分析應用（遙感數據處理，基于神威的深度學(xué)習框架等）中的最新進(jìn)步?；诖?，我們將嘗試提出將新算法或現有軟件映射到神威·太湖之光超級計算機上的主要挑戰，以及該超算的主要優(yōu)勢。

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