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从1993年开始，国际超级计算大会会列出世界上运算速度最快的计算机名单，每年发布两次。在这个已有20年历史的Top500榜单上，我国国防科技大学开发的“天河二号”超级计算机，以每秒计算5.49亿亿次的峰值计算速度荣登榜首，而排名第二的、位于美国橡树岭国家实验室的“泰坦”，计算速度只有天河二号的一半。
这是自2011年6月“天河一号”位列Top500榜首之后，我国超级计算机的又一次成功登顶；而2011年年末曾超越天河一号的日本“京”超级计算机，本次只位列第四，速度仅为天河二号的五分之一。为了应对天河二号带来的挑战，美国能源部和日本文部科学省宣布联合开发超级计算机，希望能在2020年打造出新一代超级计算机，目标运算能力将达到“京”的100倍以上。
超级计算力
自从英国人查尔斯·巴贝吉在1828年发明了机械差分机以来，人类开始倚重机器来进行计算；而随着我们正在把一切都数字化，这种依赖则变得越来越强。1946年，世界第一台电子计算机诞生，并且很快用于人口统计和公司财务管理等领域；现在，在商业、工业、科学研究乃至娱乐的各个领域，都在呼唤更强大的计算机。到了今天，超级计算机的发展水平，甚至已经成为国家科技发展的标志之一。
现在天河二号一小时的计算能力，相当于全球人民每秒钟计算一次，一直计算200年。这样的计算能力，是许多行业梦寐以求的。银行和金融行业用超级计算机在极短时间里处理大量资金流动，石油工业用超级计算机来仿真分析地层结构寻找油田，医药公司用超级计算机探索蛋白质结构开发新药；甚至就连我们玩的大型网络游戏，也在用超级计算机处理百万玩家传递来的数据，确保每个玩家眼中看到的都是同一个虚拟世界。
这只是一些简单的例子。超级计算机帮助我们为基因重新筛选排序，让我们从分子的层面更好地了解自身；超级计算机帮助渲染出真假难辨的3D画面，让电影院中的享受宛如踏入全新世界；超级计算机成为互联网的重要节点，让我们能在指尖跨越国界，将20亿人的思想紧密连接在一起。
通向“超级”之路
超级计算机的构建思路，和传统计算机不大一样，这可以从超级计算机的衡量指标看出来。作为追求极致速度的计算工具，超级计算机的指标只有寥寥几项：峰值计算速度、持续计算速度、耗能。虽然有一些质疑的声音，但是这几项指标基本上可以反映超级计算机的性能和效率。
天河二号的持续计算速度是每秒钟3.39亿亿次，同样比第二名高出一倍左右。这意味着在同一秒钟内，它能完成的计算量是“泰坦”的二倍，或者说，同样的问题求解过程，在天河二号上只需要花一半的时间。显然，持续计算速度越高，所需要的时间就越少；而时间就是一切。
至于计算时的耗能，则显然越低越好。现在天河二号的能耗效率是1.9亿次/瓦，在榜单中排名200位开外，与2008年世界最快的超级计算机相当，大约相当于同在榜上的、排名第十的“天河一号”能耗效率的三倍；但是考虑到天河二号的运算速度是天河一号的十倍以上，这种能耗效率也足以振奋人心。
计算速度和能耗都不只取决于构成超级计算机的技术，还更多地有赖于结构设计和各类软件。对于超级计算机来说，软件的重要性甚至超过硬件：只有通过合适的软件，把计算任务以最优的方式分配、及时监测和充分利用每一块处理器的性能，才可能获得整体最优的结果。如何调整优化整体性能，是超级计算机最重要的研究方向之一；而天河二号在这一方面，也有其独特优势。
天河二号并不是一台计算机，而是一个由170部机柜组成的复杂系统。它有一万六千个计算节点，每个节点由两块处理器和三个协处理器构成，计算核心超过三百万个；虽然大部分计算核心都来自于英特尔公司，但由我国自主开发的“飞腾1500”计算核心依然占了总数的八分之一，并全部用于服务模块的应用当中。在天河二号上同时首次使用了自主开发的“异构多态体系结构”，采用了基于Linux开发的“麒麟”操作系统和自主开发的高速网络通信系统和能耗综合控制技术。因为超越第二名太远，因此有分析家认为，也许直到2015年，天河二号还能继续保持世界第一。
超级明天
除了政府部门、科研机构和大型企业，普通人和小型机构也可以从超级计算机中得益。天河二号将于今年年末之前落户广州超级计算中心，提供计算能力的租用服务。无论是生物医药研究、航空航天设计、太空和地面卫星数据处理还是基础科学计算，天河二号都可以一展身手。也许，和云计算的趋势相结合，天河二号这样的超级计算机将成为新时代的电力和自来水：即需即用，随处可得。
上世纪九十年代，升阳微系统公司的创始人斯科特·麦克尼利曾经提出过“网络就是计算机”的论断，这种设想正在逐渐成为现实。当我们可以方便地通过网络调用计算资源的时候，自己随身携带笨重计算装置就变得毫无意义，计算终端甚至简单得可以只剩输入和输出设备，它的“大脑”可以通过无线网络来连接。超级计算机能够让人们把自己的计算任务从自家书房转移到超级计算中心，完成那些在个人计算机上无法完成的任务；也许再过几年，我们就可以使用更为简单的客户端来调用不知身在何处的超级计算机为我们工作。
这样的未来并不遥远。当电力无处不在且充分丰裕和稳定时，自备发电机就会显得可笑；当自来水源源不断时，自己打井将会变得成本高昂。我们正在迈进计算能力和网络资源的丰裕期，当我们有了足够强大的公共计算能力时，个人电脑就会像自家院子里的井一样成为历史遗迹。无论是对我们自己还是对于这个世界，这都是更好的未来。
（作者为IT科技专栏作家）
这是自2011年6月“天河一号”位列Top500榜首之后，我国超级计算机的又一次成功登顶；而2011年年末曾超越天河一号的日本“京”超级计算机，本次只位列第四，速度仅为天河二号的五分之一。为了应对天河二号带来的挑战，美国能源部和日本文部科学省宣布联合开发超级计算机，希望能在2020年打造出新一代超级计算机，目标运算能力将达到“京”的100倍以上。
超级计算力
自从英国人查尔斯·巴贝吉在1828年发明了机械差分机以来，人类开始倚重机器来进行计算；而随着我们正在把一切都数字化，这种依赖则变得越来越强。1946年，世界第一台电子计算机诞生，并且很快用于人口统计和公司财务管理等领域；现在，在商业、工业、科学研究乃至娱乐的各个领域，都在呼唤更强大的计算机。到了今天，超级计算机的发展水平，甚至已经成为国家科技发展的标志之一。
现在天河二号一小时的计算能力，相当于全球人民每秒钟计算一次，一直计算200年。这样的计算能力，是许多行业梦寐以求的。银行和金融行业用超级计算机在极短时间里处理大量资金流动，石油工业用超级计算机来仿真分析地层结构寻找油田，医药公司用超级计算机探索蛋白质结构开发新药；甚至就连我们玩的大型网络游戏，也在用超级计算机处理百万玩家传递来的数据，确保每个玩家眼中看到的都是同一个虚拟世界。
这只是一些简单的例子。超级计算机帮助我们为基因重新筛选排序，让我们从分子的层面更好地了解自身；超级计算机帮助渲染出真假难辨的3D画面，让电影院中的享受宛如踏入全新世界；超级计算机成为互联网的重要节点，让我们能在指尖跨越国界，将20亿人的思想紧密连接在一起。
通向“超级”之路
超级计算机的构建思路，和传统计算机不大一样，这可以从超级计算机的衡量指标看出来。作为追求极致速度的计算工具，超级计算机的指标只有寥寥几项：峰值计算速度、持续计算速度、耗能。虽然有一些质疑的声音，但是这几项指标基本上可以反映超级计算机的性能和效率。
天河二号的持续计算速度是每秒钟3.39亿亿次，同样比第二名高出一倍左右。这意味着在同一秒钟内，它能完成的计算量是“泰坦”的二倍，或者说，同样的问题求解过程，在天河二号上只需要花一半的时间。显然，持续计算速度越高，所需要的时间就越少；而时间就是一切。
至于计算时的耗能，则显然越低越好。现在天河二号的能耗效率是1.9亿次/瓦，在榜单中排名200位开外，与2008年世界最快的超级计算机相当，大约相当于同在榜上的、排名第十的“天河一号”能耗效率的三倍；但是考虑到天河二号的运算速度是天河一号的十倍以上，这种能耗效率也足以振奋人心。
计算速度和能耗都不只取决于构成超级计算机的技术，还更多地有赖于结构设计和各类软件。对于超级计算机来说，软件的重要性甚至超过硬件：只有通过合适的软件，把计算任务以最优的方式分配、及时监测和充分利用每一块处理器的性能，才可能获得整体最优的结果。如何调整优化整体性能，是超级计算机最重要的研究方向之一；而天河二号在这一方面，也有其独特优势。
天河二号并不是一台计算机，而是一个由170部机柜组成的复杂系统。它有一万六千个计算节点，每个节点由两块处理器和三个协处理器构成，计算核心超过三百万个；虽然大部分计算核心都来自于英特尔公司，但由我国自主开发的“飞腾1500”计算核心依然占了总数的八分之一，并全部用于服务模块的应用当中。在天河二号上同时首次使用了自主开发的“异构多态体系结构”，采用了基于Linux开发的“麒麟”操作系统和自主开发的高速网络通信系统和能耗综合控制技术。因为超越第二名太远，因此有分析家认为，也许直到2015年，天河二号还能继续保持世界第一。
超级明天
除了政府部门、科研机构和大型企业，普通人和小型机构也可以从超级计算机中得益。天河二号将于今年年末之前落户广州超级计算中心，提供计算能力的租用服务。无论是生物医药研究、航空航天设计、太空和地面卫星数据处理还是基础科学计算，天河二号都可以一展身手。也许，和云计算的趋势相结合，天河二号这样的超级计算机将成为新时代的电力和自来水：即需即用，随处可得。
上世纪九十年代，升阳微系统公司的创始人斯科特·麦克尼利曾经提出过“网络就是计算机”的论断，这种设想正在逐渐成为现实。当我们可以方便地通过网络调用计算资源的时候，自己随身携带笨重计算装置就变得毫无意义，计算终端甚至简单得可以只剩输入和输出设备，它的“大脑”可以通过无线网络来连接。超级计算机能够让人们把自己的计算任务从自家书房转移到超级计算中心，完成那些在个人计算机上无法完成的任务；也许再过几年，我们就可以使用更为简单的客户端来调用不知身在何处的超级计算机为我们工作。
这样的未来并不遥远。当电力无处不在且充分丰裕和稳定时，自备发电机就会显得可笑；当自来水源源不断时，自己打井将会变得成本高昂。我们正在迈进计算能力和网络资源的丰裕期，当我们有了足够强大的公共计算能力时，个人电脑就会像自家院子里的井一样成为历史遗迹。无论是对我们自己还是对于这个世界，这都是更好的未来。
（作者为IT科技专栏作家）