倾听超级计算机领跑的“芯”跳

    “非常开心，为中国科技工作者感到骄傲。”谈到拥有“中国芯”的超级计算机“神威·太湖之光”时，国家863计划“高效能计算机及应用服务环境”重大项目总体组组长钱德沛向记者表示。但他同时感到任重道远，“现在国际竞争激烈，我们一点也不能松懈，要从头开始。”

保持“芯”跳

    中国超级计算机的“开头”可谓艰难。据了解，30年前，我国曾从美国购买了一台超级计算机，美国人用不透明的玻璃把这台机器裹得严严实实，中国技术人员只有得到授权才能进去，而且必须在美国人的监视下运行程序。

    1983年，我国成功研制“银河一号”超级计算机，运行速度达到每秒1亿次。此后不断改进的银河系列超级计算机在天气预报等方面得到了有效的应用。不过，在钱德沛看来，我国超级计算机的起点仍比较低。“处理器等核心器件用的都是国外的。”这位此后见证了我国曙光、联想、浪潮、天河、神威等超级计算机研制的863计划专家说。

    连续六次获得世界超算500强排名第一的“天河二号”，用的主处理器芯片还是国外的。“对于微电子和集成电路研究者来讲，心里边也不是个滋味。”华中科技大学武汉微电子学院副院长缪向水说。

    2000年以后，我国开始重视国产处理器的研究。上海高性能集成电路设计中心的“申威”、中科院计算所的“龙芯”、国防科技大学的“飞腾”等国产处理器先后起步。在863计划和“核高基”重大专项支持下，国产处理器很快实现了从单核、多核到众核的发展。

    2011年，用“申威1600”芯片实现的“神威蓝光”超级计算机问世，这是我国第一台全部采用国产处理器构建的超级计算机。5年后，携带“申威26010”芯片的“神威·太湖之光”超级计算机，超越我们自己的“天河二号”获得全球第一名。

    世界上超级计算机的芯片大都被英特尔、AMD和IBM三家公司垄断，我国如何实现从“跟跑”到“并跑”和“领跑”，钱德沛的答案只有四个字：坚持不懈。

勿忘初衷

    尽管国产化的“神威·太湖之光”走在了世界的前列，但钱德沛仍然感觉任重道远。“例如‘神威·太湖之光’在访存性能方面还有发展空间。”他告诉记者，“芯”跳要快，须不忘初衷地持续进步。

    缪向水也感到有喜有忧。“即使在我们刚刚追上的超级计算机领域，我们未来也可能再次处于落后的境地。”他说，包括神威在内的现有计算机处理系统，数据存储和计算是分离的。由于处理器本身无法储存数据，每做一次计算之前，必须从存储器取一次初始值，算完之后把计算值再存至存储器，需要在存储器和处理器之间频繁地交换数据，使计算机系统面临冯·诺依曼瓶颈和访存墙问题。

    他指出，下一代计算机系统将实现存储和计算融为一体。美国IBM、惠普等都在研究存储和计算融合的全新计算机系统，IBM2014年还开发出了存储和计算融合的类脑神经形态芯片。“我国也应该尽早布局，不能再次落在后面。”缪向水说。

    竞争对手不会留给我们太多时间。在完全国产化的“神威·太湖之光”勇夺世界第一时，他再次呼吁，拓展我国超级计算机应用的广度和深度；开发高性能计算的系统软件、工具软件和应用软件，形成国产处理器系统的生态环境；发展基于互联网的国家高性能计算环境，让计算能力随时随地可用，为我国的可持续发展服务。

    （本报记者 陈海波）