计算机的出现一开始是计算?x)w需要 提高q算速度是计机发展中的永恒主题—?SPAN lang="EN-US">
2002q?SPAN lang="EN-US">,日本高性能计算行速度首次过国,qg事情在美国科技界生了(jin)很大的媄(jing)?SPAN lang="EN-US">,可以说无异于?jin)晴天霹?SPAN lang="EN-US">!
高性能计算Z开始是Z(jin)计算?x)w需?SPAN lang="EN-US">
首先说说什么叫高性能计算?SPAN lang="EN-US">?我们q里所讲的高性能计算?SPAN lang="EN-US">,现在也称U计机,或者叫巨型?SPAN lang="EN-US">,是指一个时期之内运速度最快、性能最高的计算?SPAN lang="EN-US">,是q求速度?/FONT>
应该?SPAN lang="EN-US">,提高计算机的q算速度是计机发展中的永恒主题。第一台大型计机开始就是要速度,因ؓ(f)当时计算?x)w,人工或者用手摇计算机来来不及(qing),跟不上战争的需?SPAN lang="EN-US">,所以就搞了(jin)计算?SPAN lang="EN-US">,一直到现在,仍然觉得计算机的速度q不够快?/FONT>
高性能计算机的研制能力和拥有量是国家综合实力的重要体现?SPAN lang="EN-US">1996q美国造成一台每U钟q行1万亿ơ的计算?SPAN lang="EN-US">,当时居世界第一?SPAN lang="EN-US">,从此以后,国人的计算Z直处于世界第一位。到?SPAN lang="EN-US">2002q日本造了(jin)一台机?SPAN lang="EN-US">,叫做地球模拟?SPAN lang="EN-US">,它的性能大大过当时世界W一名的国?SPAN lang="EN-US">?/SPAN>白色选择?/SPAN>?/FONT>
国“白色选择”每U钟12.3万亿?SPAN lang="EN-US">,地球模拟器运行速度辑ֈ每秒?SPAN lang="EN-US">40万亿?SPAN lang="EN-US">,比美国这台机器高?SPAN lang="EN-US">3倍还要多,qg事情在美国科技界生了(jin)很大的媄(jing)?SPAN lang="EN-US">,可以说是产生?jin)晴天霹?SPAN lang="EN-US">!国在检讨问题之后认?SPAN lang="EN-US">,高性能计算Z兛_家未来的命运。于?SPAN lang="EN-US">,政府机构、国?x)制订?jin)一pd计划,要发展超U计机的开发计?SPAN lang="EN-US">,q些计划催生?jin)多C界顶U计机,其中有一台叫?/SPAN>蓝色基因?2004q底完成?SPAN lang="EN-US">,q算速度可达每秒280.6万亿ơ。这台机器完成了(jin)以后,国重新夺回?jin)世界第一的位|?SPAN lang="EN-US">,居世界第一位保持至今。这些说明美国对计算机是非常重视,日本一过,他马上要q赶?/FONT>
所谓风z要做很大一桶子,鼓很强的?SPAN lang="EN-US">,模拟天空的气?SPAN lang="EN-US">,然后做一个飞机或者做飞机的翅膀攑֜里面,量各个点的各种参数。现?SPAN lang="EN-US">,很多风洞实验而是拿计机q行数值风z模拟?SPAN lang="EN-US">
国庆(jin)50周年阅兵天气预报要求_到天安门地区
计算机模拟已l成为理论和实践之外W三大科学研I方?SPAN lang="EN-US">,高科技领域U学和工E计?SPAN lang="EN-US">,M开高性能计算机?/FONT>
下面׃D些例?SPAN lang="EN-US">,首先讲天气预?SPAN lang="EN-US">,现在天气预报大部分数值化,叫数值天气预报。气象预报除?jin)报道气象要准?SPAN lang="EN-US">,报的下雨׃?SPAN lang="EN-US">,报的刮风p刮风之外,q要求地理的_度。你比如?SPAN lang="EN-US">1999q国?SPAN lang="EN-US">50周年,北京9月䆾的天气变化很?SPAN lang="EN-US">,雨下得很?SPAN lang="EN-US">,阴雨q,一直到10?SPAN lang="EN-US">1L(fng)凌晨q在下雨,中央非常非常担心(j),因ؓ(f)50周年大庆(jin)要阅?SPAN lang="EN-US">,q有众游行,q有很多外宾都到天安门广场的观礼台站着,下v雨来不得?jin)。所?SPAN lang="EN-US">,当时的天气预报地理位|限制在天安门地?SPAN lang="EN-US">,q有几个机场,至于西三环下不下?SPAN lang="EN-US">,外围下不下雨,我不?SPAN lang="EN-US">,是q个地理_度要比较高。当时国家气象中?j)用计算机做了(jin)很准确的预?SPAN lang="EN-US">:国庆(jin)zd开始的时?SPAN lang="EN-US">,天安门地区天I放?SPAN lang="EN-US">,包括我们的飞机在天上的表?SPAN lang="EN-US">,都很成功地完成?/FONT>
航空航天领域,你比如说现在有数值风z模拟。大安知道,做飞机的物理实验靠风z?SPAN lang="EN-US">,所谓风z要做很大一桶子,鼓很强的?SPAN lang="EN-US">,模拟天空的气?SPAN lang="EN-US">,然后做一个飞机或者做飞机的翅膀攑֜里面,量各个点的各种参数,q就是做风洞实验。这样做很复杂的,代h(hun)也是很大的。现?SPAN lang="EN-US">,很多风洞实验不是在风z里?SPAN lang="EN-US">,而是拿计机q行数值风z模拟?/FONT>
q有药物研究和设?SPAN lang="EN-US">,大概一个药要真正做成要?SPAN lang="EN-US">10q时间到12q时?SPAN lang="EN-US">,据美国hl计,做一U药需?SPAN lang="EN-US">3.5亿美?SPAN lang="EN-US">,现在用计机来辅助药物研I?SPAN lang="EN-US">,可以~短药物研制周期,节省l费。计机做什么呢?主要做筛?SPAN lang="EN-US">,是从大量化合物库中,发现有药理合性的化合?SPAN lang="EN-US">——?/SPAN>也就是在大量化合物中,先找出来Ҏ(gu)们治q种病有药理合性的化合物找出来。过L靠化学实验室,靠瓶瓶罐|试验很花时?SPAN lang="EN-US">,现在主要靠计机q行{?SPAN lang="EN-US">,计算机筛选速度比较?SPAN lang="EN-US">,命中率也比较?SPAN lang="EN-US">,命中率大概可以到2%?SPAN lang="EN-US">24%,而过L们在实验室进行的{选命中率只有0.01%,是万分之一,甚至十万分之一。高性能计算q泛用于基因序、核爆试验、石油勘探、飞计、汽车碰撞试验等各个高新技术研I?SPAN lang="EN-US">,有了(jin)q算速度极快的高性能计算机的鼎力相助,Z可以大大节约人力和经成本?/FONT>
国际上有一个很有名定律,叫摩?dng)定?SPAN lang="EN-US">,是微电(sh)子计机发展速度?SPAN lang="EN-US">18个月M?SPAN lang="EN-US">,或者说是四q加一个数量?SPAN lang="EN-US">
高性能计算机的原理是从水U上吸取灉|
我们现在认ؓ(f),高性能计算机基本上l过三个阶段:W一个阶D|高性能计算机发展的萌芽阶段,1964q到1975q?SPAN lang="EN-US">;W二个阶D|向量机的鼎盛阶段,1976q到1990q?SPAN lang="EN-US">;W三个阶D大规模q行计算勃发展阶D?SPAN lang="EN-US">,1990q以后?/FONT>
萌芽阶段?SPAN lang="EN-US">1964q开?SPAN lang="EN-US">,当然I竟从哪一q开始大家还有争?SPAN lang="EN-US">,我们选了(jin)1964q?SPAN lang="EN-US">,是因一q出C(jin)每秒钟运?SPAN lang="EN-US">100ơ的CDC6600。在高性能计算机发展过E中有两台机器很重要,一个是70q代?SPAN lang="EN-US">,CDC公司造出?SPAN lang="EN-US">STAR-100q台向量?SPAN lang="EN-US">,1974q美国h又做成了(jin)一台叫ILLIAC-4V的ƈ行机?/FONT>
什么叫向量?SPAN lang="EN-US">?Z么向量机有这么大的好?SPAN lang="EN-US">?我简单说一说。现在我们的计算机都是用水U来q行?SPAN lang="EN-US">,所谓流水线是把一个一个操作分阶段q行,比如说做加法,W一你要把小数点要对?SPAN lang="EN-US">,W二你要加法,W三你要舍入,四舍五入,W四你得要把它规格化一?SPAN lang="EN-US">,q就跟造汽车有的装p有的装门一个道理?/FONT>
水U要快有一个很重要的要?SPAN lang="EN-US">,那就是品要一?SPAN lang="EN-US">,比如说汽车流水线你要?SPAN lang="EN-US">,你就得做一L(fng)汽R,你做奥_A6都得做奥_A6。这?SPAN lang="EN-US">,如果我负责装p,车一q来我就往上一?SPAN lang="EN-US">,一撬螺丝就赶快Ch。假如说q个水不一?SPAN lang="EN-US">,一?x)是奥_,下边来了(jin)桑塔U?SPAN lang="EN-US">,我还得赶快看桑塔U的p在什么地?SPAN lang="EN-US">,扑֍天装?SPAN lang="EN-US">,再撬Z,那就慢了(jin)?/FONT>
计算Z是一?SPAN lang="EN-US">,要快,也要操作一?SPAN lang="EN-US">,你要做加?SPAN lang="EN-US">,大家都做加法,你不要一?x)做加?SPAN lang="EN-US">,一?x)做减?SPAN lang="EN-US">,一?x)又做什么逻辑什么操?SPAN lang="EN-US">,那计机自然得?SPAN lang="EN-US">,先看看是做加法还是减?SPAN lang="EN-US">,看好?jin)以?SPAN lang="EN-US">,q得在相应的地方做调?SPAN lang="EN-US">,q个动作大大迟~?/FONT>
向量?SPAN lang="EN-US">,通过相同分量的统一操作,可以使计机提高q一倍的速度。向量机的好?SPAN lang="EN-US">,在于操作统一,你比如说我做向量?SPAN lang="EN-US">,那我q一百个向量都是做加?SPAN lang="EN-US">,q就大大加快?jin)流水速度?/FONT>
什么叫q行?SPAN lang="EN-US">?q很Ҏ(gu)理解,一台计机攑־不够,拿两台做,两台不够,十台一癑֏一千台一万台,甚至于十万台,大家一块做?SPAN lang="EN-US">!当然,也不止大家一块做q么?SPAN lang="EN-US">,计算机相互之间有联系,我做的数据也可能他要?SPAN lang="EN-US">,你做出的数据我要?SPAN lang="EN-US">,怺之间要沟通要有信息来往,有些数据要共享。这样一?SPAN lang="EN-US">,得有Q务分?SPAN lang="EN-US">,哪些事情你做,哪些事情他做。当?SPAN lang="EN-US">,q里面还有很多具体的问题,但道理却是这个道?SPAN lang="EN-US">,是靠它的多来提高速度成ؓ(f)大规模ƈ行计机。一般说过一癑֏叫大规模ƈ行计机,当然q也不是定论?/FONT>
W二个阶D?SPAN lang="EN-US">,向量机的鼎盛阶段1976?SPAN lang="EN-US">1990q。前面说?SPAN lang="EN-US">,向量机是CDC公司做的,q个工程师叫SimonCray,中国人翻克雷,他从CDC公司x出来后自己成立了(jin)克雷公司,他用?jin)三q时间就造出?SPAN lang="EN-US">Cray1,当时高性能计算机需求很旺盛,所以很快进入市(jng)?SPAN lang="EN-US">,后来他们又把几台向量机ƈ联v?SPAN lang="EN-US">,做出CrayXMP?SPAN lang="EN-US">CrayYMP,于是向量机就q速发展v来。不仅是国人?SPAN lang="EN-US">,日本的富士通、日立、日本电(sh)器这三大公司也纷U造向量机,形成?jin)向量机的鼎盛阶Dc(din)?/FONT>
在这一阶段,向量机是高性能计算机的L产品,应该占领?jin)当旉性能计算?SPAN lang="EN-US">90%以上的市(jng)场?/FONT>
但是,q入90q代,向量机发展达C定的技术极?SPAN lang="EN-US">,q且难以H破,向量机面临发展瓶颈。此?SPAN lang="EN-US">,32?SPAN lang="EN-US">64位微片先后面?SPAN lang="EN-US">,在这L(fng)前提?SPAN lang="EN-US">,如何才能造出更快的高性能计算机就有很大的争议。争议的l果,Cray带了(jin)一部分人离开?SPAN lang="EN-US">Cray公司,成立?jin)一个新?SPAN lang="EN-US">Cray公司,l箋做向量机。虽?SPAN lang="EN-US">Cray3后来q是造出?SPAN lang="EN-US">,但由于h(hun)格各个方面的因素很难q入?jng)场。剩下的那一部分人就开始做q行?SPAN lang="EN-US">,靠微处理芯片做ƈ行机,?SPAN lang="EN-US">1990q以?SPAN lang="EN-US">,q入?jin)大规模q行勃发展的阶段。这?SPAN lang="EN-US">,大规模ƈ行计机已经成ؓ(f)高性能计算Z品。如?SPAN lang="EN-US">,高性能计算机基本上每四q提高一个数量,也就是每四年加一个圈,或者说是每18个月M番。国际上有一个很有名定律,叫摩?dng)定?SPAN lang="EN-US">,是微电(sh)子计机发展速度?SPAN lang="EN-US">18个月M?SPAN lang="EN-US">,或者说是四q加一个数量?/FONT>
国能源部研制?SPAN lang="EN-US">IBM公司刉的?/SPAN>蓝色基因?/SPAN>是当今世界上最快的高性能计算?SPAN lang="EN-US">,q算速度可达每秒280.6万亿ơ。从1996q造出每秒q行一万亿ơ的计算机到现在2004q的每秒280.6万亿?SPAN lang="EN-US">,发展速度惊h?/FONT>
应该?SPAN lang="EN-US">,中国已经是可以制造和应用10万亿ơ以上高性能计算机的国家,但是其基部g特别是芯?SPAN lang="EN-US">,CPU芯片,国内只有数单位能够自主研制定制pȝ?SPAN lang="EN-US">
^同志?SPAN lang="EN-US">:“中国要四个C化不能没有巨型机?SPAN lang="EN-US">
关于世界高性能计算机的发展,有一个说?SPAN lang="EN-US">,虽然不一定准?SPAN lang="EN-US">,说美国是强势,日本是趋~?SPAN lang="EN-US">,中印是崛赗美国在高性能计算机领域的l合发展水^,依然是全球第一,全球?SPAN lang="EN-US">500台运行最快的计算Z大约50-60%是美国的。日本的计算机发展趋~?SPAN lang="EN-US">,Z?SPAN lang="EN-US">?因ؓ(f)?SPAN lang="EN-US">2001q?SPAN lang="EN-US">6?SPAN lang="EN-US">,在榜单上他有57?SPAN lang="EN-US">,?SPAN lang="EN-US">2007q时q?SPAN lang="EN-US">6q在榜上只有23套。ؓ(f)什么中国和印度是日渐崛起呢?因ؓ(f)2001q两个国家还榜上无名,2007q中国有13?SPAN lang="EN-US">,印度?SPAN lang="EN-US">8台。所以说国强势,日本缓,中印崛v?/FONT>
1978q小q_志指?SPAN lang="EN-US">:?/SPAN>中国要四个现代化不能没有巨型?SPAN lang="EN-US">?1983q现在的国防U技大学,研制完成?jin)我国的W一台巨型机——?/SPAN>银河1型向量机巨型?SPAN lang="EN-US">,速度是每U?SPAN lang="EN-US">1亿次?SPAN lang="EN-US">1986q国家ƈ行计机工程技术研I中?j)完成群机ƈ行的?gu),从此我们不仅有向量机而且有ƈ行机?SPAN lang="EN-US">1991q中?j)完成?jin)速度10亿次的、我们国家的W一台大型规模ƈ行计机,因ؓ(f)过?SPAN lang="EN-US">100?SPAN lang="EN-US">——?/SPAN>过100台我们就大规模q行计算机。上个世U?SPAN lang="EN-US">90q代,q行中心(j)?SPAN lang="EN-US">?/SPAN>威?SPAN lang="EN-US">?/SPAN>研制完成,速度3840亿次,完成时是世界领先。如?SPAN lang="EN-US">,不管威?SPAN lang="EN-US">,银河机都h研制每秒几十万亿ơ巨型机的能力?/FONT>
现在,不光是这些研I所,我们的企业、我们的大学也参与了(jin)高性能计算机的研制,像联想集团搞的深?SPAN lang="EN-US">,潮集团搞的TS-10000,q有深圳星盈集团,都在做ƈ行机。我们很多大?SPAN lang="EN-US">,像清华大学、上大?SPAN lang="EN-US">,南开大学都在做高性能计算机。应该说,中国已经是可以制造和应用10万亿ơ以上高性能计算机的国家,但是在技术上,国机器主要是集系l?SPAN lang="EN-US">,其基部g特别是芯?SPAN lang="EN-US">,CPU芯片主要引进国外产品,国内只有数单位能够自主研制定制pȝ,q是我们国家的高性能计算机的一些情c(din)?/FONT>
多核处理器成Z?SPAN lang="EN-US">,现在近70%多是采用的双?SPAN lang="EN-US">,今后q多核?jin)四核的、八核的、十六核的、三十二核的、六十四核的,核越多ƈ行度p高?SPAN lang="EN-US">
每秒q行千万亿次的计机今明两年?x)出?SPAN lang="EN-US">
最后说高性能计算机的发展势?/FONT>
预计2008q或?SPAN lang="EN-US">2009q世界上可能׃(x)出现千万亿次的机?SPAN lang="EN-US">,再有一个趋势就是很明显,多核处理器成Z。前面我们讲?jin)两?SPAN lang="EN-US">,到现在将q?SPAN lang="EN-US">70%多是采用的双?SPAN lang="EN-US">,今后q多核?SPAN lang="EN-US">,两核已经不行?SPAN lang="EN-US">,四核的、八核的、十六核的、三十二核的、六十四核的,核越多ƈ行度p高。我们讲发展势,q得讲近期一些发展趋ѝ从M上来?SPAN lang="EN-US">,计算机到一定时候应该有一个革命性的发展,那么q期有没有呢?现在q有很多东西,像量子器件、超导开兟뀁光开?SPAN lang="EN-US">,q些用来做光计算器应该说是有发展前景的技?SPAN lang="EN-US">,特别是量子器件构成的量子计算?SPAN lang="EN-US">,大家寄予很高的期?SPAN lang="EN-US">,但是目前距离实用阶段q有很大距离,有h说是10q之后的事情,有h说是20q之后的事情。在q些革命性措施办成之?SPAN lang="EN-US">,大规模ƈ行计机q需要进一步的发展。现在我们国家提?gu)创新型国?SPAN lang="EN-US">,我们不要做制造大?SPAN lang="EN-US">—?/SPAN>什么东西我们都做但是版权都是别?SPAN lang="EN-US">,我们要做刉强?SPAN lang="EN-US">—?/SPAN>我们自行设计、自行创?SPAN lang="EN-US">,我们应该抓住机遇,q头赶上,我想我国是有能力在高性能计算机领域赶世界先q的水^,推动U学研究与社?x)进步的?/FONT>
现场{问
?SPAN lang="EN-US">:我是计算机方面研I生,现在的研I生特别躁,很少能像(zhn)这样子坐下来进行研I?SPAN lang="EN-US">,(zhn)对q种现象有什么看?SPAN lang="EN-US">?
{?SPAN lang="EN-US">:哎呀,q是个很隄问题,因ؓ(f)你们q一代跟我们那一代不一栗我们从学校出来以后,当时是祖国需要你到哪儿去,你就到哪里去,让你做什么事?SPAN lang="EN-US">,你就做什么事?SPAN lang="EN-US">,当时让我做计机,我就做计机?SPAN lang="EN-US">,不像你们当时是自L?SPAN lang="EN-US">,双向选择。我觉得现在q种体制是比较合理的,当然?SPAN lang="EN-US">,现在大家的h(hun)D是不一L(fng),有h希望在科学研I上做一些事?SPAN lang="EN-US">,有些人希望能够赚更多的钱,我不好批判哪一U。但是我希望你们,不管哪种价D,臛_应该包含国家的利益、国家的需求在?SPAN lang="EN-US">,量为国家作出更大的贡献?/FONT>
?SPAN lang="EN-US">:上个世纪中期(zhn)参与了(jin)我国W一台大型计机104机的研究,研究如此高端的计机是不是会(x)遇到很多的困?SPAN lang="EN-US">,(zhn)能否能l介l一?SPAN lang="EN-US">104是一C么样的计机?
{?SPAN lang="EN-US">:104机是我们国家W一台大型电(sh)子管计算?SPAN lang="EN-US">,׃国自行研?SPAN lang="EN-US">,在北京中关村现在计机研究所那个大楼里做的。我们对q台机器很有感情,当时实有很多、很多激动的回忆,比如说当时是叫做大集?SPAN lang="EN-US">,不管你是哪个单位哪个学校,先到计算所集中,造一台机器。那时候的Z都还是没有本位主?SPAN lang="EN-US">,把最好队伍都集中C?SPAN lang="EN-US">,所以很快在1959q这个国?jin)节之前造出?jin)第一?SPAN lang="EN-US">104机。当然条件还是艰?SPAN lang="EN-US">,那时候造计机,你像做磁?SPAN lang="EN-US">,没有现成?SPAN lang="EN-US">,都是土法上马,老师傅用h?SPAN lang="EN-US">,拿烙铁一个一个焊出来的。你要焊得虚不虚,q得拿工具去刮啊敲啊撞啊来检验。但那时候大家心(j)比较?SPAN lang="EN-US">,都希望我们国家有高性能计算机。当时我们都住在计算机所北楼的五?SPAN lang="EN-US">,反正一醒就下到机房q活,没有什么八个小时之c?SPAN lang="EN-US">,q是我们最怀늚一炏V?/FONT>
?SPAN lang="EN-US">:高性能计算发展成ؓ(f)我们日常用的?sh)脑有可能?SPAN lang="EN-US">?
{?SPAN lang="EN-US">:你这个问题是个很好的问题,现在高性能计算?SPAN lang="EN-US">,很多人都认ؓ(f),管速度来高,但用v来越来越困难,所以我们ؓ(f)什么最后说有一个编E墙的问?SPAN lang="EN-US">,是不仅怀疑它的编E效率能不能提高,而且来使用困难。现在你真的要把q种大ƈ机用的跟一台微机那么容?SPAN lang="EN-US">,实际上还很难办到,q在目前是我们的愿望。现在很多h,不仅包括自认为是外行的你,当然q不一?SPAN lang="EN-US">,很多同行,都已l提?gu)L(fng)问题,都在研究qg事情。但另一斚w,从业务需要量来讲,很多人又要求计算Z断加?SPAN lang="EN-US">,既然要快,比如说它的数量就来大,来大,使用p来越困难,所以我只能说你提的问题是很好的问?SPAN lang="EN-US">,是给我们一个巨大的鞭策,我们应该朝此而努力?/FONT>
?SPAN lang="EN-US">:是不是我们今天用的这些电(sh)?SPAN lang="EN-US">,跟早期某些大型计机相比,其实速度是不是已l?SPAN lang="EN-US">…?/SPAN>{?SPAN lang="EN-US">:快多?jin)。像我们?SPAN lang="EN-US">104?SPAN lang="EN-US">,大型计算?SPAN lang="EN-US">,一U钟是一万次。现在的日常使用的电(sh)脑至一亿次?/FONT>
金怡濂Q?SPAN lang="EN-US">1951q毕业于清华大学甉|pR?SPAN lang="EN-US">2002q度国家最高科技奖获得?SPAN lang="EN-US">,中国工程院院?SPAN lang="EN-US">,高性能计算机领域著名专?SPAN lang="EN-US">,是我国巨型计机事业的开拓者之一。半个世U以?SPAN lang="EN-US">,金怡濂作ؓ(f)技术开发的主要负责?SPAN lang="EN-US">,先后提出多种cd、各个时期居国内领先或国际先q水q的大型、巨型计机pȝ的设计思想和技术方?SPAN lang="EN-US">,q组l科技人员共同刻苦d,予以实现,取得?jin)一pd创造性、突破性的成果,为我国高性能计算世界先q水q_Z(jin)卓越贡献?/SPAN>
Q{自：(x)北京青年?SPAN lang="EN-US"> 2008q?SPAN lang="EN-US">3?SPAN lang="EN-US">12日）(j)
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