“非常開心，為中國科技工作者感到驕傲。”談到擁有“中國芯”的超級計算機(jī)“神威·太湖之光”時，國家863計劃“高效能計算機(jī)及應(yīng)用服務(wù)環(huán)境”重大項目總體組組長錢德沛向記者表示。但他同時感到任重道遠(yuǎn)，“現(xiàn)在國際競爭激烈，我們一點也不能松懈，要從頭開始。”
保持“芯”跳
中國超級計算機(jī)的“開頭”可謂艱難。據(jù)了解，30年前，我國曾從美國購買了一臺超級計算機(jī)，美國人用不透明的玻璃把這臺機(jī)器裹得嚴(yán)嚴(yán)實實，中國技術(shù)人員只有得到授權(quán)才能進(jìn)去，而且必須在美國人的監(jiān)視下運行程序。
1983年，我國成功研制“銀河一號”超級計算機(jī)，運行速度達(dá)到每秒1億次。此后不斷改進(jìn)的銀河系列超級計算機(jī)在天氣預(yù)報等方面得到了有效的應(yīng)用。不過，在錢德沛看來，我國超級計算機(jī)的起點仍比較低。“處理器等核心器件用的都是國外的。”這位此后見證了我國曙光、聯(lián)想、浪潮、天河、神威等超級計算機(jī)研制的863計劃專家說。
連續(xù)六次獲得世界超算500強(qiáng)排名第一的“天河二號”，用的主處理器芯片還是國外的。“對于微電子和集成電路研究者來講，心里邊也不是個滋味。”華中科技大學(xué)武漢微電子學(xué)院副院長繆向水說。
2000年以后，我國開始重視國產(chǎn)處理器的研究。上海高性能集成電路設(shè)計中心的“申威”、中科院計算所的“龍芯”、國防科技大學(xué)的“飛騰”等國產(chǎn)處理器先后起步。在863計劃和“核高基”重大專項支持下，國產(chǎn)處理器很快實現(xiàn)了從單核、多核到眾核的發(fā)展。
2011年，用“申威1600”芯片實現(xiàn)的“神威藍(lán)光”超級計算機(jī)問世，這是我國第一臺全部采用國產(chǎn)處理器構(gòu)建的超級計算機(jī)。5年后，攜帶“申威26010”芯片的“神威·太湖之光”超級計算機(jī)，超越我們自己的“天河二號”獲得全球第一名。
世界上超級計算機(jī)的芯片大都被英特爾、AMD和IBM三家公司壟斷，我國如何實現(xiàn)從“跟跑”到“并跑”和“領(lǐng)跑”，錢德沛的答案只有四個字：堅持不懈。
勿忘初衷
盡管國產(chǎn)化的“神威·太湖之光”走在了世界的前列，但錢德沛仍然感覺任重道遠(yuǎn)。“例如‘神威·太湖之光’在訪存性能方面還有發(fā)展空間。”他告訴記者，“芯”跳要快，須不忘初衷地持續(xù)進(jìn)步。
繆向水也感到有喜有憂。“即使在我們剛剛追上的超級計算機(jī)領(lǐng)域，我們未來也可能再次處于落后的境地。”他說，包括神威在內(nèi)的現(xiàn)有計算機(jī)處理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)存儲和計算是分離的。由于處理器本身無法儲存數(shù)據(jù)，每做一次計算之前，必須從存儲器取一次初始值，算完之后把計算值再存至存儲器，需要在存儲器和處理器之間頻繁地交換數(shù)據(jù)，使計算機(jī)系統(tǒng)面臨馮·諾依曼瓶頸和訪存墻問題。
他指出，下一代計算機(jī)系統(tǒng)將實現(xiàn)存儲和計算融為一體。美國IBM、惠普等都在研究存儲和計算融合的全新計算機(jī)系統(tǒng)，IBM2014年還開發(fā)出了存儲和計算融合的類腦神經(jīng)形態(tài)芯片。“我國也應(yīng)該盡早布局，不能再次落在后面。”繆向水說。
競爭對手不會留給我們太多時間。在完全國產(chǎn)化的“神威·太湖之光”勇奪世界第一時，他再次呼吁，拓展我國超級計算機(jī)應(yīng)用的廣度和深度；開發(fā)高性能計算的系統(tǒng)軟件、工具軟件和應(yīng)用軟件，形成國產(chǎn)處理器系統(tǒng)的生態(tài)環(huán)境；發(fā)展基于互聯(lián)網(wǎng)的國家高性能計算環(huán)境，讓計算能力隨時隨地可用，為我國的可持續(xù)發(fā)展服務(wù)。
（本報記者 陳海波）
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