全球最强的超级计算机——“神威·太湖之光”

国家超级计算无锡中心 付昊桓

“神威·太湖之光”是世界上首台运行速度超过十亿亿次的超级计算机，也是我国第一台全部采用国产处理器构建的世界第一的超级计算机。在核高基支持下，国家高性能集成电路设计中心研制成功“申威26010”众核处理器，打破了国外的技术封锁。该处理器采用64位申威指令系统，260核心，峰值性能3TFLOPS，核心工作频率1.5GHz，性能指标世界领先。

“神威·太湖之光”计算机系统采用面向高性能计算和大数据的可扩展多态复合架构，采用高密度组装、高速互连网络、高效率直流供电、全机水冷等关键技术，配备高效的调度和系统管理、丰富的并行编程语言和开发环境，实现系统的高效运行。尽管全机并行规模达到前所未有的4万节点、上千万计算核，全系统的性能功耗比高达6051MFLOPS/W，相对美国和日本的顶尖系统再提升3～6倍。

作为世界首台并行规模超过千万核、计算性能超每秒10亿亿次的超级计算机，“神威·太湖之光”自2016年6月正式运行以来，已在众多科学及工程领域取得100多项应用成果。其中最重大的突破，是2016及2017年以来入围国际高性能计算应用领域最高奖——“戈登贝尔”奖的五项扩展至千万核的全机应用：

（1）设计和开发了新一代高可扩展非静力大气动力全隐求解器，可有效开展全球公里级大气动力过程模拟（中国团队首次获奖）。

（2）基于自主MASNUM海浪模式，在国际上首次开展了全球1公里分辨率海浪模式研究，计算效率超过36%，性能超过45PFLOPS。

（3）高可扩展的相场模拟程序，大幅加速新材料研发进程，取得高达50PFLOPS的超高应用性能。

（4）全球首个持续计算性能达到18.9PFLOPS的非线性大地震模拟，实现对唐山大地震18Hz频率范围及8米高分辨率的精细模拟。

（5）首次实现对超过50万行代码的复杂大气模式的重构与重新设计，并首次利用气候模式实现对Katrina飓风全生命周期路径及强度的准确模拟,实现动力框架对750米分辨率的支持以及超过3.3PFLOPS的双精度计算性能。