美国超算超越中国超越美国夺世界第一 中国超越美国需要多久

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2018-06-18 17:38 标签： 中国超越美国

　　据新华社华盛顿4月9日电（记鍺 林小春）随着中国超越美国“天河二号”在超级计算机运算速度排行榜上连续两年夺冠美国政府最近把与超级计算机相关的4家中国超樾美国机构列入限制出口黑名单。这意味着美国要向中国超越美国关上出口超级计算机技术尤其是相关芯片的大门但英特尔和业内专家對这一限令能否有效果表示怀疑。

　　公告实际上相当于禁令

　　这一限令包含在美国商务部发布在联邦政府网站的一份公告中其日期標明为2月18日，即中国超越美国除夕但直到4月9日才有媒体获悉其存在。被列入限制名单的分别是中国超越美国国防科学技术大学、国家超級计算机长沙中心、国家超级计算机天津中心和国家超级计算机广州中心

　　公告声称，美国政府认定名单上的这些机构“涉及违反美國国家安全或外交政策利益的活动”例如，“中国超越美国国防科学技术大学采用源自美国的多核、主板和处理器生产天河－1A和天河二號”这两个系统“据信被用于核爆炸活动”。

　　如果有美国公司要向名单上的4家中国超越美国机构出售相关技术必须先向美国政府申请出口许可。但正如公告所指出的那样这类许可的申请“通常会遭到政策性的拒绝”。因此这一公告实际上相当于禁令

　　“这一限令不合情理”

　　《华尔街日报》报道称，超级计算机是一个国家科技竞争力的标志很长时间以来这一领域一直由美国占据主导地位。但自2013年以来天河二号在全球超级计算机500强名单中牢牢占据着榜首位置。报道还认为美国政府的限令对英特尔和其他硬件供应商来说昰一个打击。

　　天河二号的互连网络、操作系统、前端处理器以及软件等都由中国超越美国自主研发但还使用着英特尔的两种微处理器，这也是中国超越美国在计算机领域远远落后于美国的地方

　　英特尔发言人查克·马洛伊对新华社记者证实，英特尔已受到限令的影响。他表示，英特尔与中国超越美国浪潮集团打交道，而不是与上述4个机构直接打交道，而浪潮参与了天河的开发。

　　马洛伊说美国商务部去年8月通知英特尔，称向浪潮出口芯片需要申请许可因此，英特尔立即停止出口并申请相关的出口许可，但随后遭到拒绝

　　他对这一限令表示不解，因为英特尔卖给浪潮的是至强（Xeon）处理器和Xeon Phi协处理器而这是非常普遍的产品，全世界的电脑商店都可以买到他说，这一限令不合情理但“美国政府得出了自己的结论”，该公司必须“遵守美国法律”

　　美国“搬起石头砸自己脚”

　　新華社记者 林小春

　　美国政府最近禁止其企业向中国超越美国出口与超级计算机相关的技术。但美国专家9日指出有关限制措施对美国公司不利，甚至反而可能促使中国超越美国加速发展自己的芯片技术长期来看对中国超越美国芯片生产企业有利。

　　该限令包含在美国商务部今年2月发布在联邦政府网站的一份公告中但直到本周才由VR WORLD网站率先捅出相关消息。该网站在报道中反问谁将是这一限令的赢家囷输家呢？目前来看中国超越美国的4家机构以及天河超级计算机可能是输家，但也只是短期之内因为中国超越美国接下来会加速芯片技术的发展。英特尔是更大的输家然后就是美国自己了，“美国将会失去在中国超越美国高端高性能计算方面的那一点点影响这不就昰‘搬起石头砸自己的脚’”？

　　中美超级计算机赛跑之路

　　超级计算机通常用于武器研制、密码分析、天气预报以及许多科学领域伊利诺伊理工学院计算机系主任孙贤和教授告诉记者，简单说超级计算机就是由市场上销售的大量处理器组装而成，一般没有超级计算机自己特有的处理器制造超级计算机的难点是怎样把它们连起来，而这种网络技术是中国超越美国自己研制的

　　在全球超级计算機500强名单中，“天河一号”曾于2010年11月为中国超越美国夺得榜首位置但随后被美国超越。2013年6月“天河二号”又夺回领先地位。为赶超中國超越美国美国政府去年11月宣布将投资3.25亿美元建造两台比“天河二号”快3到5倍的超级计算机，4月9日又宣布投资2亿美元再建造一台超级计算机

时隔五年美国Summit重夺超算第一

超算超级计算机，是所有计算机中运算速度最快、性能最强的一类在科研和军事等尖端领域拥有举足轻重的地位，是综合国力的体现堪稱国之重器。或许这些高尖端的庞然大物距离我们寻常百姓的生活很遥远所以我们甚至无法感知到它们的存在。但近期一些事件和一些消息则刺痛了很多国人的神经：美国最新发布“Summit”超级计算机在时隔五年之后终于从中国超越美国的“神威·太湖之光”手中夺回“世界第一超算”宝座。

美国“Summit”重夺世界第一超算宝座

what我们居然在这么高尖端的领先过美国长达五年之久？一些小伙伴看到这则消息时或许會有这样的感叹没错，答案是肯定的出于好奇，笔者顺着这条新闻线索在这个陌生的领域找到了很多有趣的数据和有意思的故事不敢独享决定梳理出来分享给大家。

单个Summit超算服务器的内部结构

借着Summit这个狠角色我们先来进行一些科普小知识，超算究竟拥有如何惊世骇俗的计算能力呢Summit超级计算机由IBM主导完成，整个超级系统由4608台计算节点每个节点包含2个22核IBM Power9处理器（负责协调）和6个NVIDIA Tesla V100图形处理单元加速器（负责计算），并可提供每秒高达20亿亿次的浮点运算速度峰值！

那么该如何理解这个每秒20亿亿次浮点运算呢？如果以我们常见的笔记本電脑为参照物的话Summit超级计算机的运算能力相当于100万台笔记本；假如一个人每秒可进行1次运算，他需要活到63亿年以上才能与Summit的每一秒运算量相当

美国橡树岭国家实验室官员站在Summit前

算力惊人Summit自然也是个大家伙，4608个节点每个都有如冰箱大小总重量高达340吨，它被放置在将近900平米的一个超大房间内据称连接这些节点的线缆就有接近300公里的长度。由于算力惊人自然发热量自然巨大，因此全部采用水冷的散热方式Summit每运行1分钟，就需要1.5万升冷却液的流量而它消耗的电量足以为超过8000个美国家庭提供照明。

既然我们知道了美国Summit超算的实力不俗那麼中国超越美国的超算水平又在什么段位？

全球超算排排坐 中国超越美国实力并不弱

对于全球超级计算机的排名情况全球有一个比较公認的“TOP500”榜单，这是由国外权威的超算专家联合编制在全球具有较高的公信力。在2018年度“超算TOP500榜”中美国IBM最新发布的Summit和Sierra已经分列榜单嘚冠第1和第3名，而此前蝉联多年榜首的中国超越美国的“神威·太湖之光”和“天河2号”已经下降至第2和第4名的位置

全球超算TOP500榜前十位

洏如果你仔细查看这个榜单的话，你会发现他们的排名是按照Rmax（实测峰值）和Rpeak（理论峰值）来进行排序而对于任何一台计算机而言，Rpeak理論性能更多的是一种参考Rmax实测性能则显得更为关键，即使是超级计算机也是如此接下来我们将范围缩小至TOP5，看看这些世界顶级的超级計算机究竟在实力上有多大差距

全球顶级超算TOP5实力排名

此前榜单的头把交椅由中国超越美国的神威·太湖之光把持数年，美国在五年之后发布Summit，重新夺回第一个宝座从数据来看，Summit的实测峰值比神威·太湖之光高出了31%左右由于我们采用实测峰值数据来进行比较，再考虑箌两者创建时间的差别因此两者的实际差距其实并非像有些媒体宣称的那样近乎倍数的悬殊差距。

中国超越美国超算实力规模依然全球朂强

接下来这组数据将会更加有趣此前有媒体把TOP500榜单中的所有超级计算机进行了国别的归类，发现来自中国超越美国的超算上榜206台比唎高达41%。来自美国的超算上榜124台比例是25%，中美两个超级大国统治了全球超过65%的超级计算机虽然个体被美国超越，但中国超越美国超算嘚规模仍为全球当之无愧的第一

那么问题来了，中国超越美国如何再次超越美国Summit重夺全球超算性能第一的宝座有的小伙伴说堆更多的處理器就好了，然而真实情况却并非这么简单！

技术封锁下崛起的中国超越美国“芯”势力

构建一整套全球顶级的超算系统并非是单纯的堆砌处理器这么简单首先要有足够强悍的计算个体芯片、先进的运算管理技术、操作系统的支持，以及足够的财力支持才能够造的出當然这一切的背后，最核心的因素是还要有国家层面的政策扶持以及足够的尖端科技人才储备。所以说超算是一个国家综合实力的体現一点也不为过。

中国超越美国天河二号超级计算机

我国的超算起步比较晚但是进步神速，这和我国高速发展需求和国家政策支持有着密不可分的关系中国超越美国的天河二号超级计算机曾经6次蝉联世界超算TOP500冠军，确立了中国超越美国在全球超算中的绝对地位但是由於天河二号早期使用的是intel Xeon的芯片方案，引来了一些质疑和非议中国超越美国超算的快速崛起也使得美国政府在2015年颁布了引发轰动的“限售”事件：美国政府严禁intel等公司向中国超越美国四家超算中心出口高性能计算芯片。

最近中美贸易摩擦和中兴事件让中国超越美国“芯”提升到了国家战略的高度其实在很多年以前美国就已经对我国的高尖端芯片领域进行“技术封锁”。2015年美国“限售”事件爆发中国超樾美国决定采用国产芯片替代。直至2017年9月份广州超算中心宣布年底前升级天河2号超算系统，使用国产加速器Matrix-2000取代原本的Intel Xeon Phi加速器通过国產芯片升级后的天河2A超级计算机取得了算力翻倍的惊人成绩。

国产Matrix-2000的出现打破了美国的“技术封锁”升级后的天河2A超级计算机的浮点性能从之前的54.9PFLOPS提升到了94.97PFLOPS，互联与I/O方面性能指标也获得了较大幅度的技术进步网络带宽从原来的10Gbps升级到了14Gbps，延迟从1.57us降至1us内存容量从1.4PB升级到叻3.4PB，存储容量从12.4PB升级到了19PB带宽翻倍到1TB/s，而功耗则从17.8MW降至16.9MW能效大幅提升。

天河2A超级计算机实现国产芯片替代

略带神秘色彩的Matrix-2000芯片是由国防科大自主研发设计网传由天津迈创公司出品。在中国超越美国超算白手起家的内忧叠加美国“禁售”的外患的大背景下，中国超越媄国超算凭借自主研发的Matrix-2000实现“绝地反杀”此举无疑可以载入史册。

唯有坚定完全自主研发才是出路

自中国超越美国863计划实施以来超級计算系统的研发受到了国家的高度重视，但由于基础薄弱起步较晚在国际舞台中一直受制于人。美国商务部2015年实施“禁售”高端芯片倳件爆发更是坚定了我国高端芯片自主研发的路线，并被提升到国家战略高度中国超越美国目前最强大的超级计算机——神威·太湖之光就是在这样的背景下诞生的。

再次实现超越的神威·太湖之光超级计算机

神威·太湖之光超级计算机安装了40960个中国超越美国自主研发嘚“申威26010”众核处理器，该众核处理器采用64位自主申威指令系统峰值性能为12.5亿亿次/秒，持续性能为9.3亿亿次/秒2016年，国际TOP500组织发布的榜单顯示“神威·太湖之光”超级计算机系统登顶榜单之首， 不仅速度比第二名“天河二号”快出近两倍，其效率也提高3倍。

神秘的申威26010众核处理器

申威26010众核处理器采用64位自主申威指令系统，峰值性能3.168万亿次每秒核心工作频率1.5GHz。“神威太湖之光”里安装有40960个这样的处理器使用中国超越美国自主芯片制造的“神威太湖之光”取代“天河二号”登上榜首，中国超越美国超算上榜总数量也有史以来首次超过美国洺列第一

申威26010众核处理器的出现基本实现了对Intel Xeon Phi加速卡的替代。虽然在单片的性能上仍旧跟Intel Xeon存在性能上的差距但是得益于体积和功耗上媔的优势，可使得一个小小的机箱就可放置256个计算节点同体积计算性能反杀Intel Xeon Phi。

某专题片对申威26010的报道

相比其他国产芯片申威则要显得哽加低调和神秘一些，因为申威处理器自诞生之初就背负着军工国防和国家信息安全的使命其研发单位总参谋部第五十六研究所（无锡江南计算技术研究所）于2003年开始着手设计中国超越美国人自己的高性能芯片。在国家“核高基”重大专项支持下申威处理采用自主指令集开发，且具有完全自主知识产权

天河三号超级计算机有望2020年研制成功

虽然目前我国两台重量级超级计算机“神威·太湖之光”和“天河2A”被来自美国的“Summit”和“Sierra”所超越，但两强交手互有胜负也在情理之中据最新的消息显示，我国“天河三号”目前正在积极的研发大眾并有望在2020年重新夺回第一宝座，并实现对“神威·太湖之光”高达八倍的性能超越。更加值得期待的是，“天河三号”有望采用全自主创新设计，自主飞腾CPU、自主天河高速互联通信以及自主麒麟操作系统。

然而我们必须清醒的意识到在芯片领域我们所面临的对手是洳此强大，无论IBM、intel、nVIDIA任何一个芯片公司都具有足够强大的实力同时需要特别注意的是，早在5年前美国政府就已经停止为超级计算机项目的赞助拨款。转而开始大力投资量子计算机的研发工作这也是此前美国超级计算机止步不前，最终被中国超越美国一举超越的重要原洇

摆在国产芯片面前的挑战和使命同样重大，在当前的国际局势下唯有鉴定的走自主研发的道路，彻底摆脱受制于人才是唯一出路無论是2020年即将投入使用的“天河三号”，还是“神威·太湖之光”后续的升级，在关乎国家经济命脉和信息安全的超级计算机领域，国产芯片将会愈发壮大，让我们拭目以待！

　　中国超越美国超算：仅一个聯想就在数量上超过了美国。在德国法兰克福举行的国际超级计算大会17日发布了全球超算500强最新榜单：中国超越美国境内有219台超算上榜美国以116台位列第二，日本、法国、英国和德国依次位居其后这是2017年11月以来，中国超越美国超算上榜数量连续第四次位居第一在此次榜单上，联想、浪潮和中科曙光分别以173台、71台和63台的数量位居全球超算制造商前三位

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