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超级电脑，即超级计算机，通常是指由数百数千甚至更多的处理器(机)组成的、能计算普通PC机和服务器不能完成的大型复杂课题的计算机。为了帮助大家更好的理解超级计算机的运算速度我们把普通计算机的运算速度比做成人的走路速度，那么超级计算机就达到了火箭的速度。在这样的运算速度前提下，人们可以通过数值模拟来预测和解释以前无法实验的自然现象。

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• 1 技术
• 2 应用
• 3 高性能计算机性能TOP10(前10名)
• 4 最新行情
• 5 超级电脑的发展
• 6 参考资料

超级计算机技术已不再是一个新鲜的话题，美国IBM、日本NEC、中国曙光都已推出自己的超级计算机，但比较而言，以美国两院院士、“世界超级涡轮式刀片计算机之父”陈世卿博士为首的专家团队回归祖国后研发出的超级计算机仍然具有绝对的优势。

新一代的超级计算机采用涡轮式设计，每个刀片就是一个服务器，能实现协同工作，并可根据应用需要随时增减。单个机柜的运算能力可达460.8千亿次/秒，理论上协作式高性能超级计算机的浮点运算速度为100万亿次/秒，实际高性能运算速度测试的效率高达84.35%，是名列世界最高效率的超级计算机之一。通过先进的架构和设计，它实现了存储和运算的分开，确保用户数据、资料在软件系统更新或CPU升级时不受任何影响，保障了存储信息的安全，真正实现了保持长时、高效、可靠的运算并易于升级和维护的优势。

超级计算机是计算机中功能最强、运算速度最快、存储容量最大的一类计算机，多用于国家高科技领域和尖端技术研究，是国家科技发展水平和综合国力的重要标志。随着超级计算机运算速度的迅猛发展，它也被越来越多的应用在工业、科研和学术等领域。我国现阶段超级计算机拥有量为22台(中国内地19台，香港1台，台湾2台)，居世界第5位，就拥有量和运算速度在世界上处于领先地位，但就超级计算机的应用领域来说我们和发达国家美国、德国等国家还有较大差距。如何利用超级计算机来为我们的工业、科研和学术等领域服务已经成为我们今后研究发展的一个重要课题。超级计算机是一个国家科研实力的体现，它对国家安全，经济和社会发展具有举足轻重的意义。我国超级计算机及其应用的发展为我国走科技强国之路提供了坚实的基础和保证。

作为高科技发展的要素，超级计算机早已成为世界各国经济和国防方面的竞争利器。经过我国科技工作者几十年不懈地努力, 中国的高性能计算机研制水平显著提高，成为继美国、日本之后的第三大高性能计算机研制生产国。国家863软件专业孵化器(昆明)基地积极加强与由美国国家工程院院士、美国艺术与科学院院士、世界超级涡轮式刀片计算机之父陈世卿博士领衔的超级计算核心技术和科学家团队的合作，计划引进其拥有完全自主知识产权的具有世界领先技术的超级计算机以及相关行业领域的解决方案，利用超级计算机强大的科学计算、事务处理和信息服务能力，借助其提供信息服务的强大引擎或平台，整合资源，协同作业，解决污染整治对算法、方程、建模、模拟等复杂计算的需求。

美国劳伦斯·利弗莫尔(Lawrence · Livermore )国家实验室内，由IBM设计的蓝色基因/L在测试中以每秒 136.8 兆的计算速度记录一个高峰值之后恢复了最高点。IBM称，在一次完整的过程中, 系统应该有两倍的动力,即峰值表现超过 360 teraflops。来自德国和美国的研究人员，每年两次颁布动力最为强大的500个计算机的名单。最近的名单出现在德国海德堡举行的国际超级计算机会议上。这些高端计算机都是由各种奇特的制造方法完成，而不是由标准成分组成的。尽管这样，计算机也可以达到一个极高的速度。

过去两年，多数接近最高的500个名单的计算机是由普通的电脑硬盘连同新奇的软件组成。但是现在情况不同了，一些系统开始决定这些排名。举例来说,现在的冠军蓝色基因/L, 是经过特殊设计的系统，同时合并了空前的 65,536 个人处理器,再加之可升级的模版设计。此系统不但比传统的系统更有动力而且也比较紧凑避免了供电不足。IBM 的汤姆斯J沃森研究中心设计的被称为BGW的蓝色基因机器是本次500名单中的第二名，这进一步说明了此设计理念的正确性。这一系统与蓝色基因/ L 的模组设计一样，只是有较小的处理器并且只可以记录 91.2 teraflops 峰值处理动力。现在，没有一部在1997年制造的计算机有能力进入最高500名单。高速计算争霸的战争表明：传统计算机处理器与超级处理器的差别。日本政府最近宣布计划赞助一部处理速度高达1000 teraflops- 或 petaflop计算机的发展，希望在2010年之前可以面世。

本排行榜为中国软件行业协会数学软件分会、国家863高性能计算机评测中心和中国计算机学会高性能计算专业委员会联合公开发布的2008年中国高性能计算机性能TOP100排行榜，版权属于中国软件行业协会数学软件分会(http://www.samss.org.cn)，欢迎各方提供准确信息。

知情专家透露，中国正在研发的千万亿次高性能计算机“曙光6000”将采用“混合动力”，最重要的计算部分将采用国产的八核龙芯，操作系统部分将采用美国公司的处理器，但绝大部分采用的还是八核龙芯。据透露，曙光6000预计在2010年研制完成，并计划提供给国家华南超级计算中心使用。

中国科学院计算技术研究所国家智能计算机研究开发中心副主任张佩珩在近日发表的一篇署名文章中透露，中科院计算所和曙光公司已经从2009年开始研发曙光6000。与曙光5000等之前的高性能计算机采用同构集群不同，曙光6000将采用异构集群，即其处理器既包括x86处理器，也有龙芯处理器。

张佩珩解释说，龙芯采用的MIPS架构的指令集与x86指令集不同，而当前用户应用的应用软件却大多是基于x86指令集的，为了解决用不兼容的指令集来兼容用户的应用软件的问题，曙光6000将采用x86处理器来运行操作系统，以实现软件栈兼容，用户的编译和应用提交给x86处理器，再由x86处理器在后台将任务分发给龙芯处理器，用户的使用习惯无须发生任何改变。张佩珩说，曙光6000采用异构(不同架构的处理器)的原因，除了考虑到应用软件多运行在X86架构外，还与能耗问题有关。曙光6000的能耗问题将非常突出，它计划大规模采用的八核龙芯，除了拥有中国自主知识产权外，其功耗只有30瓦左右。张佩珩透露，龙芯3二代产品目前还在流片阶段，还未实现量产。

按照之前的计划，曙光6000预计在2010年研制完成，并计划提供给国家华南超级计算中心使用。曙光5000A的性能为180.6TFlops，目前在全球排名第十名，IBM公司的“走鹃”是目前全球排名第一的高性能计算机，其性能超千万亿次。据报道，IBM目前正在为美国能源部开发比走鹃快20多倍的“红杉”。

一组最新研制出的超级计算机突破了“Petaflop”速度大关，相关研究人员称，此次计算机方面的新突破将给科学界带来自伽利略发明望远镜之后的又一次颠覆性改变。这些如今已突破“Petaflop”级别的新一代计算机将使科学仿真超越科学理论和实验，来到最前沿的位置。前不久在美国得克萨斯州奥斯汀市举行的国际超级计算机大会上公布了超级计算机世界500强名单，IBM拼力“挡住”了Cray公司的“强大攻势”，“勉强”争到了世界第一的冠军宝座。不过，IBM和Cray公司的两款超级计算机目前都已突破“Petaflop”大关。

所谓Petaflop，是衡量计算机性能的一个重要单位，1 Petaflop等于每秒钟进行1000万亿次的数学运算，这种速度大约是目前运算速度最快计算机的8倍。当然，这些计算机绝不仅仅是“快”那么简单，更重要的是，它们将启动一系列从前根本“无从下手”的新的科学研究，开启更具前沿性的新一代“仿真科学”:科学家们对一系列错综复杂、变幻莫测的自然现象将有全新的、更精确的把握；气候模型的辨析度和精准度都将得到极大提高；用来转化为各种有效能源的新式材料将得到极大开发；超燃冲压式发动机的仿真装置，其复杂性也将达到一个全新水平。

不仅仅是“快”那么简单。“Petaflop”在两年前尚被视为计算机界“壮举”的“天文速度”，如今却已然无法满足现行更快的计算需求。新型的超级计算机能够实现从前不曾有过的全新的科学发展。这些如今已突破“Petaflop”级别的新一代计算机将使科学仿真超越科学理论和实验，来到最前沿的位置。来自美国劳伦斯利弗摩尔国家实验室(Lawrence Livermore National Laboratory)的计算机科学专家马克·西格(Mark Seager)更是大胆宣称:“自1950年伽利略发明望远镜以来，科学研究方法将首次发生改变。”西格说:“'仿真'将越来越显著地成为科学发展的第三个分支。虽然我们总是说'大自然是真理最好的仲裁者'，人类观测大自然的能力从根本上来说还是有限的。”

天气预报体系的成熟是此次计算机发展带来的重大收获。一直以来，公众对天气预报的“准确性” 几乎不抱任何期望，因为“天气的变幻莫测”已然成为了真理般的事实。可是，相关的科学家和研究人员却仍在孜孜不倦地探索，努力寻找出潜在的影响因素，找到提高预报准确度的技术和方法。而此次计算机的大跨越发展恰恰给天气预报注入了强大动力，使其在辨析度和准确度上都有了大幅度提升。Cray公司Cray XT5 Jaguar超级计算机的研发地位于美国田纳西州的橡树岭国家实验室(Oak Ridge National Laboratory)。该实验室的一名计算机科学专家托马斯·撒迦利亚(Thomas Zacharia)也认为:“这种新型的超级计算机完全可以为科学家开启新的物理研究，解决新的科学问题创造条件。”他特别强调，“像天气预报这类的公共性服务必须尽可能精确无误，因为政府的很多重要决策和行动都是据此来制定和执行的。”

新一代科学研究工具：其实，在过去十年当中，超级计算已经取得了巨大发展，计算速度突飞猛进，计算的复杂程度也大跨步升级，在验证各种复杂的科学理论、设计精密的科学实验以及预测各种科学假设方面成为了科学家们不可或缺的“得力助手”。原本，在2009年的早些时候，橡树岭国家实验室的Cray XT5 Jaguar超级计算机速度达到了世界最快。美国新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯国家实验室(Los Alamos National Laboratory)却将IBM的IBM Roadrunner超级计算机带到了世界第一的位置，它的速度是一年前利弗摩尔国家实验室出台的蓝色基因/L IBM巨型计算机(速度达到每秒百万亿次)运行速度的两倍多。

尽管最后“屈居亚军”令橡树岭国家实验室的研究人员颇感遗憾，但由其研制的Jaguar小型计算机系列，其运行速度竟也达到了世界第八的水平。Jaguar系列计算机是专为科学研究而设计的，在此之前，实验室专门对包括能源、气象以及材料等方面的科学专家进行了相关的访问调查，以顺应他们的实际需要。撒迦利亚介绍说:“该系列计算机的内存容量，是其他类型计算机容量的4倍。”“毫无疑问，科学将因为这些巨型'机器'而再度旺盛起来。”撒迦利亚接着说，“任何新的科学研究工具的开发和应用都必将使全世界科学家们的想象力勃然激发。”西格也持同样的乐观态度。“看到今天这样的景象，让我觉得，做一个计算机科学专家真是件令人振奋的事。”他还特意举例说，超燃冲压式发动机的仿真装置就能够模拟出机器周围的气流、内在的燃烧过程、机器材质的强度、强热度的影响以及周围的空气动力等各个方面。“'Petaflop'计算机的出现，使这种精密的科学仿真技术成为可能。”西格说。

[1] ZOL博客 http://blog.zol.com.cn/
[2] 曙光公司官方网站 http://www.dawning.com.cn/
[3] 网易数码 http://tech.163.com/digi/09/0212/13/51V29991001618J1.html

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