在2009年的時(shí)候，中國(guó)基于intel的CPU、AMD的GPU研發(fā)出了第一代天河一號(hào)超級(jí)計(jì)算機(jī)，在2009年時(shí)排名全球第四。

而在2013年的時(shí)候，中國(guó)將天河一號(hào)升級(jí)為天河二號(hào)，使用的是Intel Xeon E5-2692 12核處理器及Xeon Phi 31S1P加速卡，當(dāng)年中國(guó)的天河二號(hào)排名全球第一，峰值性能是54.9PFLOPS，也就是5.49億億次。

并且在2013年至2016年間，中國(guó)的天河2號(hào)，連續(xù)6次排名TOP500的第一名。

超級(jí)計(jì)算機(jī)有多重要，就不用大家多說(shuō)了，所以美國(guó)肯定不愿意看到中國(guó)的超級(jí)計(jì)算機(jī)這么牛，于是在2015年年的時(shí)候，美國(guó)禁止intel、AMD等公司，向中國(guó)出口高性能計(jì)算芯片。

那中國(guó)的超級(jí)計(jì)算機(jī)怎么辦？


用國(guó)產(chǎn)芯片頂上

后來(lái)中國(guó)采用Alpha架構(gòu)，再拓展SW64指令集，研究出了申威處理器26010。

基于26010這款國(guó)產(chǎn)CPU，中國(guó)在2016年就推出了神威.太湖之光，在2016年6月20日的TOP500榜單中，太湖之光算力全球第一，達(dá)到125PFLOPS，也就是12.5億億次每秒，并且是超第二名近三倍的運(yùn)算速度奪得第一。

后來(lái)從2016年到2017年，神威.太湖之光，連續(xù)4次TOP500榜上排名全球第一。直到2018年才被美國(guó)的“頂點(diǎn)”超過(guò)。

但事實(shí)上，太湖之光的規(guī)模還可以擴(kuò)大，如果擴(kuò)大到120個(gè)機(jī)柜，那么其峰值性能將達(dá)到1.72 Exaflops，超過(guò)當(dāng)前最強(qiáng)的美國(guó)“Frontier”（1.68 Exaflops），排名全球第一。而在160個(gè)機(jī)柜的條件下，可以達(dá)到性能2.3 Exaflops。

前段時(shí)間網(wǎng)上還曝光了申威26010芯片的加強(qiáng)版SW26010 Pro，性能更強(qiáng)，且已用于超算神威.海洋之光，性能早超過(guò)了百億億次，只是沒(méi)對(duì)外公開(kāi)。

除了神威太湖之光之外，曾經(jīng)最牛的天河二號(hào)，在intel芯片被禁用后，也走出了自研之路，后來(lái)推出了國(guó)產(chǎn)加速器Matrix 2000，用來(lái)取代原本的Intel Xeon Phi加速器。

使用這款國(guó)產(chǎn)CPU后，天河二號(hào)的升級(jí)版本叫做天河2A，峰值性能從之前的54.9PFLOPS提升到了100PFLOPS左右。

而近日，天河2A的升級(jí)版本，“天河星逸”超級(jí)計(jì)算機(jī)正式發(fā)布，這臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)采用的是Matrix 3000處理器，純國(guó)產(chǎn)。

“天河星逸”的性能革命！

相比于前代的“天河二號(hào)”，“天河星逸”在通用CPU計(jì)算能力、網(wǎng)絡(luò)能力、存儲(chǔ)能力以及應(yīng)用服務(wù)能力等方面實(shí)現(xiàn)了倍增。

據(jù)國(guó)家超算廣州中心主任盧宇彤介紹，“天河星逸”支持高性能計(jì)算、AI大模型訓(xùn)練以及大數(shù)據(jù)分析等多種應(yīng)用場(chǎng)景的需求，其強(qiáng)大的高端算力與平臺(tái)支撐將為廣州市、廣東省乃至整個(gè)粵港澳大灣區(qū)的前沿科技突破、戰(zhàn)略工程建設(shè)和產(chǎn)業(yè)升級(jí)轉(zhuǎn)型注入強(qiáng)大動(dòng)力。

然而，“天河星逸”的威力遠(yuǎn)不止于此。國(guó)家超算廣州中心副主任陳志廣透露，這款超算系統(tǒng)采用了最先進(jìn)的超算技術(shù)，相比原有系統(tǒng)，在通用算力上提升了5倍，并且強(qiáng)調(diào)了應(yīng)用能力的提升。這意味著，“天河星逸”的峰值算力已經(jīng)達(dá)到了約600 PFlop/s（每秒50億億次）的驚人水平。

2017年9月份，廣州超算中心宣布升級(jí)天河二號(hào)超算系統(tǒng)，使用國(guó)產(chǎn)加速器Matrix 2000取代原本的Intel Xeon Phi加速器。Matrix 2000的整數(shù)架構(gòu)基于ARM，但矢量單元是我們自定義的256bit VFU矢量單元。每個(gè)Matrix 2000由128個(gè)內(nèi)核組成，頻率為1.2GHz，每周期能執(zhí)行16個(gè)雙精度運(yùn)算，處理器峰值性能為2.45TFLOPS。升級(jí)后的天河二號(hào)被稱(chēng)為天河2A，峰值性能提升到了100PFLOPS左右。

如今，“天河星逸”的出現(xiàn)，無(wú)疑是這一發(fā)展歷程中的又一座里程碑。它不僅在性能上實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍，更展示了我國(guó)在超算領(lǐng)域的自主創(chuàng)新能力和堅(jiān)定決心。


下一代神威

除了天河外，中國(guó)的另一大超算系列神威也沒(méi)有閑著。在今年的 SC23 上，雖然我們沒(méi)有看到新的中國(guó)超算上榜，但申威終于展示了新SW26010 Pro 眾核處理器以及下一代神威超算的性能。

此次SW26010 Pro 依然是采用異構(gòu)眾核的設(shè)計(jì)，與 SW26010 4個(gè) Core Group 的設(shè)計(jì)相比，SW26010 Pro采用了 6 個(gè) Core Group 的設(shè)計(jì)，每個(gè) Core Group由 64 個(gè)CPE計(jì)算核心和一個(gè)MPE 管理核心組成，單芯片核心數(shù)達(dá)到了 390 個(gè)。根據(jù)申威提供的數(shù)據(jù)，其峰值 16bit 浮點(diǎn)算力可達(dá)55.296Tflop/s。

相較上一代 SW26010 DDR3-2133所提供的136.5GB/s 總內(nèi)存帶寬，此次 SW26010 Pro 升級(jí)支持了 DDR4-3200，理論內(nèi)存帶寬可達(dá) 307.2GB/s。這與其他超算芯片的內(nèi)存帶寬表現(xiàn)還是有著較大的差距，也就導(dǎo)致了計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)爭(zhēng)搶內(nèi)存帶寬的局面，同步內(nèi)存訪(fǎng)問(wèn)下，NIC 只能實(shí)現(xiàn) 9.87GB/s 的帶寬，離理論網(wǎng)絡(luò)帶寬 56.25GB/s相差甚遠(yuǎn)。

不過(guò)在具體性能表現(xiàn)上，基于這一處理器的新神威超算卻在 HPL-MxP榜單上排到第二的位置。從其數(shù)據(jù)來(lái)看，新的神威超算核心數(shù)達(dá)到 4114萬(wàn)224 個(gè)，在 HPC 與 AI 計(jì)算同等重要的 HPL-MxP 測(cè)試下可以達(dá)到 5.048Eflop/s 的性能，僅次于 Frontier。峰值半精度性能達(dá) 5.92Eflop/s，半精度浮點(diǎn)效率高達(dá) 85%，這樣的銷(xiāo)量也是一眾異構(gòu)超算系統(tǒng)中最高的，僅次于非異構(gòu)的富岳超算。

寫(xiě)在最后

在推動(dòng)數(shù)字經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的當(dāng)下，算力并網(wǎng)已經(jīng)成為了解決算力分布不均、供需失衡的關(guān)鍵方案之一，而超算恰恰是除了通算、智算之外的另一大重要應(yīng)用。目前粵港澳大灣區(qū)擁有較為豐富的超算資源，打造多模式的融合應(yīng)用支撐平臺(tái)，加快多方并網(wǎng)生態(tài)構(gòu)建，將成為推動(dòng)算力規(guī)模突破 10Eflops 的關(guān)鍵路徑。