全球超级计算机500强前5名

　　中国“天河二号”

　　美国能源部下属橡树岭国家实验室的“泰坦”

　　美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的“红杉”

　　日本理化研究所的“京”

　　美国阿尔贡国家实验室的“米拉”

　　运算速度

　　每秒33.86千万亿次

　　每秒17.59千万亿次

　　每秒17.17千万亿次

　　每秒10.51千万亿次

　　每秒  8.59千万亿次

　　新民图表 制图 董春洁

　　超级计算机是指计算速度最快、处理能力最强的计算机，最早出现于20世纪60年代。世界上第一台超级计算机CDC6600型诞生于1964年，由美国控制数据公司研制而成，其运算速度为每秒300万次浮点计算。数十年来，超级计算机技术呈现加速发展趋势，目前数以万计的处理器通过高速互联网络连接、协同工作构成大规模并行计算系统成为主流，代表性的系统有美国的IBM公司的“走鹃”、蓝色基因，美国克雷公司的“美洲豹”，中国的“天河一号”、“天河二号”，日本的“京”计算机等。

　　自1993年以来，国际上普遍采用Linpack基准数值计算程序来衡量不同超级计算机的最大实际应用能力，并以此建立了全球最快的500台超级计算机排行榜，每年发布两次，集中展现世界各国在超级计算系统研制上的最新成果。在这个排行榜上，美国长期占据领先地位，日本间或排行第一，欧洲占据较大的份额。2010年11月中国国防科技大学研制的“天河一号”排名世界第一，今年“天河二号”再次排名世界第一，标志着中国进入了超级计算机研制的领先行列。

　　当然 “超级”是相对的，一个时代的超级计算机到下一时代可能成为普通的计算机，其技术也可能转化为通用的计算机技术。美国、欧洲、日本都启动了一系列新研究计划，目标是在2018年左右研制出具有每秒1018次浮点计算能力的超级计算机。中国也在“十二五”期间启动了下一代超级计算机的研制。

　　不过，超级计算“大家伙”也有“小烦恼”。

　　怕“热”

　　今夏一路“高烧”，近3万多芯片核挤在一起的上海“神算”特别怕热。计算机芯片计算工作之余，还会产生大量的热量，上海“神算”产生的热量相当于600个1.5KW电炉。为了保证芯片及时冷却下来，上海超算采用了先进的水冷技术，直接将冷水通到机柜内，对芯片进行冷却，确保芯片在凉快的环境中，“开开心心”工作；同时，对机房环境也是呵护备至，精密空调将机房的温度控制在22℃,湿度控制在50%以下，确保“神算”头脑冷静，计算准确。

　　目前，世界超级计算机的进一步发展面临着高速高效、绿色节能、持续可扩展等一系列技术挑战，需要使能技术、微电子技术、新材料技术、软件技术等全方位的技术创新，才能不断突破速度极限。

　　怕“闲”

　　一台超级计算机投入巨大，开机后电费动辄千万元，如果空转没作业，开销巨大。2009年上海“魔方”正式交付仅3个多月来，就被近300家单位占去过半计算资源，不出半年就将满负荷运转。去年， “魔方”超级计算机全机系统平均使用率达到了７３．３６％，可用率平均为９７％，主干网络系统全年平均可用率为９９．７％，全年新增用户６３家用户，累计达到了４０４个。目前，上海超级计算中心大部分时间都是“客满”状态，后来者只得排队等待“叫号”，排队者和上机者的比例达到1:1。

　　怕“老”

　　每隔18个月，计算机的速度便会增加一倍，性能也将提升一倍。遵循着这条计算机界的“速度咒语”，仅仅四年，中国最快的超级计算机就从百万亿次进步到万万亿次，在国际排名榜上的成绩也越来越好。不过，一个无情的现实就是，超级计算机太容易“老”了，计算寿命通常为四五年。投运仅1年时，上海“魔方”的全球排名就从投运前的第10位退后至25位，国内排位也从过去的头名滑至第四。如今，其计算速度已经落后到全球百名之外。 

　　上海超级计算中心作为国内最早、运转最成熟的高性能计算平台，培养了大批应用用户，社会各领域对超算中心的需求正以每年230%的速度增长，计算能力差不多每3.3年须提速10倍，即1个数量级。去年，来自各领域的计算需要已经达到1480万亿次，明年这个数字可能增至7831万亿次。虽然百万亿次的上海“魔方”仍超负荷全速工作，但是超大作业量，日渐老迈的身体，让它越累越渴望“千万亿次”的后继者早点上任。

　　怕“没软件”

　　国内超级电脑升级换代不断加速，用户需求日益旺盛，各地都正积极投建。但就如一台配置极高的个人电脑更需软件支撑，国产超算由于没有装上多功能、高版本的自主软件，导致其应用水平还不及国外同级机组的百分之一。若不加完善，这类高科技服务平台的效能将无法实现最大化。

　　上海超算中心每年投入千万元，引进超级电脑专用的并行计算软件，“软硬兼施”为计算用户提供周到服务。例如，上海超算中心拥有一套FLUENT流体力学分析软件，广泛用于航空航天、汽车、船舶、钢铁等工业领域。但这套软件是国外公司的“独门秘笈”，光引进费用就近1000万元。“它曾用于ARJ21支线客机的流体计算，对于大飞机项目可能还不够用。前三年免费升级，此后更新为更高版本，还需几百万元维护费。”上海超算中心高性能计算应用技术部经理王涛告诉记者，上海超算中心共拥有10多套这类商业软件，但由于国内没有可替代的自主产品，目前全部依靠进口，为此花费近6000万元。

　　业内人士坦承，相比如今动辄十几亿的超算硬件投资，软件投入像是“毛毛雨”，大大滞后于硬件发展的水平。在项目审批过程中，硬件投资容易获批，软件投资则容易被“砍”，“重硬轻软”在不少科技服务平台上都存在。国产超算要想实现更深层次、更高水平的应用，还需大量专业软件支撑。

　　本报记者 马亚宁