蓝色基因演进之路

翻开任何一个曾经制造过超级计算机的企业的历史薄，肯定能看到一个政府部门伫立在其后，所以在IBM蓝色基因的身后看到美国能源部、NASA的名字，没有人吃惊。可笑的是，却有许多人对于曾经在TOP 500榜单中打进前10名的曙光4000A的身世，有着格外的兴趣以及充满不屑的说法。

如果我们能够平静而耐心地研究蓝色基因出世的前前后后，就可以明白，在超级计算机的发展历程中，政府和企业的角色分量几乎是等同的，虽然他们的角色完全不同。

一个超级用户

2000年，美国能源部开始物色一个新计划的合作伙伴。这个新计划，打算投入一笔巨额经费研发一台超级计算机，探索高性能计算机的设计方向。

那个时候，全球的高性能计算机销售达到了前所未有的高潮，而其中绝大部分就是集群系统组成的超级计算系统。

美国能源部最后选择了IBM，这个计划中的超级计算机被命名为“蓝色基因”，在IBM的实验室中开始了长达三年的秘密工作。

终于，蓝色基因的原型机在2003年浮出了水面，这个由几千个PowerPC处理器组成的庞然大物刚出世时，并没有成为一飞冲天的天才，当年11月揭晓的年度TOP 500排行榜中，蓝色基因只名列73位。

不过，它很快显示出了IBM在网络连接技术、节点间带宽以及超级计算能力方面的实力，在第二年的TOP 500中居然跃上了冠军宝座，以70万亿次的浮点运算速度超越了占据第一位置数年之久、出自日本厂商之手的地球模拟器。2005年3月，IBM与美国能源部又联合宣布，扩展后的最新蓝色基因的浮点运算速度达到了135万亿次，这个纪录也在半年后被打破了，在2005年11月揭晓的全球TOP 500最新排行榜中，蓝色基因以280.6万亿次的浮点运算速度再一次称雄，成为全世界速度最快的超级计算机，而它的主人——美国能源部国家核安全局的劳伦斯·利弗摩尔国家实验室，也因为蓝色基因而熠熠生辉。

这台蓝色基因在64组机架中安装了131072颗PowerPC处理器，然而占地面积却只有约半个网球场那么大，比现今的大多数超级计算机要小得多。

截至2005年11月发布的TOP 500，蓝色基因有19台上榜，前20名中就有5台，其中第一名和第二名都是蓝色基因，令无数超级计算机领域的英雄们扼腕叹息，不得不叹服其真的“超级”。

那么，蓝色基因能够以如此锐利势头不断演进的秘籍是什么呢？

负责IBM技术战略和创新部门的全球副总裁Irving Wladawsky-Berger博士在近日来京访问时表示，根本原因是蓝色基因计划在2000年第一次获得授权时，其目标就是发展能应用于像生物分子现象(例如蛋白质折叠)研究等诸如此类的大型并行计算机；另外一个重要宗旨就是探索在大型并行计算机架构和软件方面的创新想法，所以应该说从一诞生，它的生存原则就是不断创新、不断演进。

另外，他还认为IBM与不同的政府实验室、高等学术机构、应用程序和工具提供商及行业大型用户保持紧密联系、共同研究，也是蓝色基因的潜在能力不断被释放的重要原因。

漫长演进路

然而，这一切都不是一蹴而就的，蓝色基因在实验室里花了数以千计科学家三年的时间，在诞生之后，又在不同的行业实践中不断完善，例如美国国家大气开云全站官方下载 的研究人员就在一套蓝色基因上建立了大气环境模型，用以估算引起大气变化的天然因素以及研究人类活动如何影响气候等。诸如此类的应用还有很多，据IBM工程技术服务部蓝色基因系统解决方案全球总监Ralph E. Warmack博士介绍，到去年底已经有15台蓝色基因销售并装机，最大的一套就是美国能源部国家核安全局劳伦斯·利弗摩尔国家实验室的64机柜的那套，而蓝色基因的总销售量是88个满配机柜。

对于超级计算机是否有规模性应用的疑问，Ralph E. Warmack博士表示，现在看来有三个大方向的应用，一个是石油勘探地震数据的分析;第二个是商业界做蒙卡洛方面的计算，进行投资风险分析研究;另外一个需求比较大的领域是生命科学界的药物结构研究分析，其他的应用领域还包括气象模拟、国防研究等，“我个人对这个市场的前景非常乐观，”他说。

下一代的蓝色基因又将如何演进呢？Ralph E. Warmack博士表示，蓝色基因面临一个难题，其实也是整个计算机界面临的难题，就是如何利用半导体技术做出更加强大的处理器，“现在最大的问题就是热量越来越多，照老路走不下去了，”他说。而目前包括IBM在内的厂商们正在努力的多核芯片，是一个方向，但是也面临很多技术问题。另外一个难题，就是网络连接技术，一个是节点里面怎么连接，另外是节点之间怎么连接起来。“在未来的计算机技术发展道路上，也是未来的超级计算机发展道路上，同时也是蓝色基因的发展道路上，这两个方向的问题是急需解决的最大问题，”Ralph E. Warmack博士说。

蓝色基因还将继续漫长的演进之路。

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解读蓝色基因

蓝色基因系统是由大量运算节点组成，每个节点的时钟频率相对来说都不很快，以节省电力和降低成本。

另外，蓝色基因采用IBM PowerPC嵌入式处理器、嵌入式DRAM和系统芯片技术，并整合所有系统功能，其中包括计算处理器、通讯处理器、三层高速缓存，在单一ASIC上有着复杂路径的多重高速互联网络。因为处理器时钟周期相比之下速度较为缓慢，这对减少耗电量来说是一项优点，还能将1024个计算节点（内含2颗PowerPC嵌入式处理器）放在单一机架内进行密集封装。

蓝色基因可以扩充到65536个计算节点（共计131072颗处理器），其峰值速度可达到367万亿次浮点运算速度。每个处理器在每个周期中可以执行4次浮点运算。依照在蓝色基因上所执行应用程序性质的不同，程序设计人员可以选择在单一运算节点上同时采用两个处理器进行运算，或是以一个处理器专门处理通信。

蓝色基因的计算节点是通过5种网络来互相连接，这5种网络分别是：1个3D圆环面网络；1个总体集合网络；1个总体障碍和中断网络；1个千兆以太网；还有另1个千兆以太网。

（责任编辑：城尘）