中國晶片成功打破美國封鎖,陳左寧院士解密「神威·太湖之光」超級計算機

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新一期全球超級計算機500強榜單6月20日在德國公布,完全基於中國設計、製造的「神威·太湖之光」取代「天河二號」登上榜首,成為「新科」世界最快計算機。

而這距離2015年4月,美國宣布對我國四家單位實施高性能計算晶片禁運,僅僅1年零2個月。

「核心技術是買不來的。

」中國工程院副院長、中國工程院院士陳左寧6月23日接受《中國科學報》專訪時說,「中國自主晶片首次成為全球最快超級計算機『神威·太湖之光』的心臟,成功地打破了美國的封鎖,證明中國人完全有能力用自己的處理器構建世界最高性能的超級計算機。

《中國科學報》:我國具有自主智慧財產權的申威26010問世,其峰值速度和能效比達到國際領先水平。

具體來說,這顆「中國芯」有哪些優勢?

陳左寧:申威26010在眾核處理器體系結構方面有重大原始創新,引領了高性能處理器發展潮流。

申威眾核處理器採用片上融合異構眾核架構,現在以GPU、MIC搭建的超級計算機系統,眾核處理器需要聯合多核處理器工作,帶來了額外的功耗和通信開銷,使用也更為複雜。

對比美、日等國的E級計算機研發計劃,國外同行未來將採用的處理器技術路線與我們的思路非常接近,但到2018年左右才能走到真正的異構融合架構。

此外,申威26010採用全自主指令系統。

指令系統是處理器與系統軟體之間的橋樑,是處理器研發最核心的基礎。

國外經過幾十年發展和積累,在處理器指令系統方面已形成嚴密的智慧財產權保護,國產處理器研發只有打破國外智慧財產權的壁壘,開發自主的指令系統。

基於申威指令系統開發的神威睿智編譯器及其工具鏈,形成了完備的國產自主指令系統技術體系,有效支撐了國產處理器可持續發展的自主可控和安全可靠。

作為國際首款萬億次異構眾核處理器,單晶片集成260個核心,峰值性能和能效比等主要指標國際領先,標誌著我國自主設計的處理器在高性能計算領域取得重大突破。

《中國科學報》:「神威·太湖之光」的配套作業系統是自主研發的神威睿思作業系統。

該作業系統有何優勢?

陳左寧:神威睿思作業系統是基於Linux開原始碼開發,已有10多年歷史,主要面向高性能領域和通用計算領域。

在高性能領域,神威睿思作業系統級突破了超級計算機千萬級處理器核心的可擴展管理和並行運行控制,猶如作業系統指揮千軍萬馬協同作戰,實現了異構眾核的高效、統一管理。

系統具有很強的系統級容錯功能,可以支持處理器核心級、核組級和晶片級的容錯,實現了神威太湖之光超級計算機軟硬體系統的高效可擴展、穩定、可靠運行。

在通用計算領域,神威睿思作業系統的主要優勢在於自主可控度高和安全性強等方面。

我們對Linux系統內核進行了全面的剖析,進行了安全性增強和特殊改造,結合申威處理器自主指令系統特點和國產處理器新增安全特性,極大提升了基礎硬體平台和核心軟體系統的安全性。

《中國科學報》:「神威·太湖之光」目前有哪些應用?未來又有怎樣的發展前景?

陳左寧:「神威·太湖之光」投入使用以來,先後完成了清華大學、北京大學、中科院等30多家單位50多項課題的大規模計算,涉及天氣氣候、航空航天、船舶工程、海洋環境、石油物探、生物信息、藥物設計、電磁仿真、動漫渲染、核物理、新能源、新材料等十多個重要領域,實現了數百萬核的超大規模並行,其成果對國計民生、科技進步都將產生重大影響。

基於「神威·太湖之光」的3項應用,已入圍國際高性能計算應用領域最高獎——戈登貝爾獎提名,分別涉及大氣、海洋和材料領域。

這不僅是中國團隊首次入圍,更是占據了全部入圍數量的半壁江山,打破了西方已開發國家的壟斷,證明「神威·太湖之光」非常適合挑戰性應用,同時也說明中國不僅能夠造好的計算機,也能用好計算機,在應用方面達到了國際先進水平。

支持運行應用的結果表明,「神威·太湖之光」超級計算機運行穩定,高效可靠。

未來的重點將圍繞基於「神威·太湖之光」的應用開發,比如:瞄準世界前沿科學研究和國家戰略需求,提供超級計算支撐服務;針對行業重大應用需求和企業重大目標進行產品開發,提供應用計算服務;依託「神威·太湖之光」超強的計算能力,建立產業創新中心,研發並行軟體,支持蘇南製造,實現江蘇省製造業的快速升級轉型。

《中國科學報》:將來,「神威·太湖之光」的晶片和作業系統有哪些市場應用的可能性?

陳左寧:申威眾核處理器設計的集群和伺服器,已應用於航空航天、天氣氣象、生物信息、材料科學、船舶工程、計算化學等十多個領域並取得良好的效果。

從當前業界發展來看,眾核處理器已經在超級計算領域占據了權重的位置,並成為未來構建E級計算的主要技術途徑,其應用平台尚處於推進階段。

隨著申威26010眾核處理器的軟硬體生態系統不斷成熟,更加多樣化的平台會滿足不同類型用戶的需求,培養更加宏大的客戶群體,必將在國家眾多核心行業的創新發展中發揮顯性的作用。

神威睿思作業系統主要應用於高性能計算與安全兩個領域。

產品含括超級計算機和各種集群計算機系統;桌面、伺服器類通用作業系統,以及網絡安全防護、主機安全防護、數據安全防護、安全管理等網絡安全類的定製作業系統。

目前多個應用領域的推廣初見成效。

隨著國家對信息安全的高度重視和國產處理器性能的不斷提升,信息安全的國產化市場會越來越大。

神威睿思作業系統將重點瞄準自主可控等高安全領域,建立產業聯盟,打造國產自主作業系統產業鏈,為國家信息安全提供保障。


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