【新智元導讀】 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年來首次無緣前三。

超級計算的競爭白熱化，美國17日公布E級超算計劃，華爾街日報稱這是與中國爭奪霸主地位的重要舉措。

中國的E級超算計劃如何應對？新智元近日走進國家超算無錫中心，採訪到幾位核心管理人員，深入解讀神威·太湖之光以及中國的E級超算計劃。

根據新華社的報導，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年來首次無緣前三。

神威·太湖之光繼2016年兩次登頂後，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。

此項目始於1993年並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議上，而第二次排名公布則是在十一月份的超級計算會議上。

此項目主旨在提供一個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的Hans Meuer、美國田納西大學諾克斯維爾分校的Jack Dongarra以及美國勞倫斯伯克利國家實驗室的Erich Strohmaier與Horst Simon等人共同彙編。

「神威·太湖之光」是世界上首台峰值運算性能超過每秒十億億次浮點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，由國家並行計算機工程技術研究中心研製，運算系統全面採用了由國家高性能集成電路設計中心通過自主核心技術研製的國產「申威26010」眾核處理器。

「神威·太湖之光」也是我國第一台全部採用國產處理器構建的世界排名第一的超級計算機。

此外，2016年年底，被稱為「高性能計算領域的諾貝爾獎」的「戈登·貝爾」獎公布獲獎名單，依託於「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，新智元有幸走進國家超級計算無錫中心，近距離接觸世界最快超級計算機「神威·太湖之光」。

新智元專訪超算技術專家：神威·太湖之光憑什麼能連奪世界第一

「神威·太湖之光」為什麼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錫中心採訪到超算技術專家。

這位全程參與「神威·太湖之光」的專家對新智元說，主要原因是：「神威·太湖之光」晶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晶片相比的。

他說：「這在以前是我們中國是想都不敢想的，『神威』晶片結構設計有獨創性」。

具體說來，國際上的GPU等晶片，過去都是採用插卡的形式，這樣的晶片設計會造成幾個問題：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晶片內，這樣就把這兩個問題都解決了。

「在國際上，現在英特爾可能也正在推出類似晶片，這一點上我們是走在前面的」，超算專家說。

據介紹，「神威」的強大，還有一個原因是得益於國產的自主指令機，通過多年的積累，他們已經構建了從編譯器、作業系統、開發環境到應用平台的較為完善的軟體生態鏈。

而且有針對硬體做性能的優化，確保性能的發揮，節能水平的利用。

全方面近距離接觸太湖之光：010的神話

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言。

國家超算無錫中心的工作人員向新智元介紹說，「神威·太湖之光」總共有48個機櫃，左右兩邊各20個，中間 8個。

其中，每一個機櫃有 1024個CPU，採用眾核架構，每個CPU有四個主核，每個主核帶有64個從核。

主核負責分發任務，從核負責加速，「等於把CPU和GPU做在一起了」。

新智元在機房內感受到，機器發出的噪音並不大，只有整齊規律的一點聲響，並且整體溫度控制得很好，比機房外開著空調的會議室還要涼快。

相關負責人對新智元介紹說，整個「神威·太湖之光」每天消耗的電量是40萬度，需花費20萬人民幣，一年下來電費成本在5000到6000萬之間。

「神威·太湖之光」全面採用了自主研製的中國芯——「申威26010」眾核處理器，這是一款具有獨特性的處理器，它採用了片上融合的異構眾核體系結構，以及具有自主智慧財產權的指令集和完整的配套軟體生態系統。

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個運算核心，數十億電晶體，達到了每秒3萬億次計算能力，單晶片計算能力相當於3台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域最先進的處理器。

每秒10億次，這是一種怎樣的運算能力？這意味著神威·太湖之光的計算能力200萬台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、系統軟體等關鍵技術上都實現了前所未有的創新和突破，帶來了性能的跨越式發展。

神威系列作為我國超級計算機國產化的主要推動者，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》的報導，美國能源部（DoE）及與其合作的 6 家硬體供應商將得到近 5 億美元的資金，致力於研究、開發和部署 E 級（百億億次）計算項目。

據報導，美國能源部計劃至少交付兩個系統——2021年至少有1 個，之後或許還有兩個或更多。

《華爾街日報》的新聞中直接將美國相關部門的這一舉動描述為與中國爭奪超算世界霸主地位的重要措施。

新智元在無錫也就中國超算接下來幾年的發展請教了相關負責人。

據介紹，我國的計劃是在2020年交付第一台E級超級計算機，目前由科技部在支持這一項目，有三個團隊在同時開展研究——神威、天河和曙光，但是明年會最終決定由1-2 團隊來研發。

據悉，國家對這一項目的投入超過30億。

該負責人表示，我們認為，百億億級還有很大的難點，因為不是簡單的堆砌就能完成的。

不過，雖然有很大難點，但是，從太湖之光成功經驗來看，他們對於百億億級還是很有信心的。

談到神威的優勢，相關技術人員在向新智元介紹時提到，去年發布 Top 100 榜單時，排在第一名的「神威」運算能力遙遙領先，超過2-5名的總和。

這種優勢也將有利於神威的研發團隊角逐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設計、地球科學、天氣氣候、天文宇宙、航空航天、材料科學、生物醫藥、大數據、雲計算和深度學習等領域提供計算和技術支持服務。

據介紹，神威深度算法庫swDNN，基於申威異構眾合處理器開發的神威深度學習算法庫swDNN，可將「神威·太湖之光」發揮至60%的計算效率，充分發揮了「神威·太湖之光」在應用上的計算支撐作用，將極大的推動深度學習應用的快速發展。

該算法庫由清華大學的相關團隊開發和運維。

「神威·太湖之光」目前已經在多個課題上得到應用。

5 張圖看懂「神威」芯：申威26010

ISC上神威技術專家向世界介紹中國技術

國家超級計算無錫中心副主任付昊桓將在本屆的ISC上發表演講。

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具有超過 100 PFlops 峰值性能的系統，以及超過1000萬個處理器核的並行規模。

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發的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）。

這個演講將報告我們將超過1000萬個處理器核的計算資源用在傳統科學模擬應用（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，基於神威的深度學習框架等）中的最新進步。

基於此，我們將嘗試提出將新算法或現有軟體映射到神威·太湖之光超級計算機上的主要挑戰，以及該超算的主要優勢。