实力争斗 超级计算机究竟为何方神圣?

提及超级计算机，了解它的用户会很自然的想到TOP500榜单：最新超级计算机TOP500榜单上，位于美国能源部橡树岭国家实验室的最新超级计算机“泰坦”，以17590 TFlop/s的运算速度夺冠，使得超级计算机霸主地位自中国“天河一号”，到日本“京”(K Computer)再次回归美国。

对于超级计算机来说，高性能计算的背后并非简单产品上的比拼，而是国家信息化安全和实力的争斗，然而对于普通老百姓来说，超级计算机究竟为何方神圣?与个人电脑相比，在运算速度上动辄以百万亿、千万亿次来计算的超级计算机，和信息化建设、日常生活有什么关系?笔者将打开超级计算机“大门”，为大家介绍你所不了解的超级计算机(Super computer)。

超算维基百科

从维基百科了解，超级计算机(Super computer)，相比PC规格与性能更加强大，能够执行一般个人电脑无法处理的海量与高速运算的电脑。“超级计算”这名词第一次出现是在“纽约世界报”于1929年关于IBM为哥伦比亚大学建造大型报表机的报道。

1960年代，超级计算机由希穆尔·克雷(Seymour Cray)在Control Data Corporation里设计出来并领先市场直到1970年代克雷创立自己的公司“克雷研究”(Cray Research)。特别注意的是，随着时代发展超级计算机的CPU数量成倍提升，数以万计的处理器应用并行计算。

简析超级计算机的历史

1970年代，大部分超级计算机就已经从标量处理器发展到矢量处理器，很多是新进者自行开发的廉价处理器来攻占市场。1980年代初期，业界开始转向大规模并行运算系统，这时的超级计算机由成千上万的普通处理器所组成。1980年代中叶，将适量的矢量处理器(一般由8个到16个不等)联合起来进行并行计算成为通用的方法。1990年代以后到21世纪初，超级计算机则主要由基于精简指令集(RISC)的处理器互联进行并行计算而实行。

超级计算机时间轴

截止到2012年10月，隶属于美国能源部的橡树岭国家实验室将美洲虎改装为“泰坦”(Titan)成为世界上运算速度最快的超级计算机，夺取上一届由IBM为美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室研发的Sequoia，它每秒能完成1.6亿亿次运算。

过往的超级计算机

2010年10月，中国研制的第一台千万亿次超级计算机在湖南长沙亮相，全系统峰值性能为每秒1.206PFlops，是当时世界上最快的超级计算机。天河一号的研制成功使中国成为继美国之后世界上第二个能够研制千万亿次超级计算机的国家。

2008年11月，IBM的Roadrunner成为当时最快的超级电脑，运算能力为1.105PFlops。

2008年11月16日，美国Cray超级电脑公司推出Jaguar系列，运算能力为1.059PFlops，采用45376颗四核心的Opteron处理器，362TB的存储器，传输总带宽284GB/Sec，硬盘容量超过10PB，内部的数据总线带宽532TB/Sec。这台电脑将放置在美国的国家高速电脑中心，并开放给各界有需要的团体申请使用。

2007年11月，IBM的Blue Gene/L，运算能力为478.2 TFlops，安装了32768个处理器。它是PowerPC架构的修改版本，正式运作版本被推出到很多地点，包括罗兰士利物摩亚国家实验室(Lawrence Livermore National Laboratory)。

在Blue Gene/L之前，最快的超级计算机是日本电气株式会社在横滨地球科学学院的地球模拟器。它由640个特别设计的8阶矢量处理器根据NEC SX-6架构所组成的丛集，使用UNIX的修改版本。

在地球模拟器之前，最快的超级计算机是美国加州罗兰士利物摩亚国家实验室的ASCI White，它的冠军位置维持了2.5年。