从1号到4000：曙光高性能计算发展历史

曙光一号

在国家科委与863计智能机专家组的直接领导下,在中科院,计算所及其他单位的大力支持下,国家智能计算机研究开发中心经过一年多的努力,于93年研制成功我国第一台全对称紧耦合多处理机―曙光一号并行机.由于曙光一号的研制不是一切从头做起,而是采取了遵从国际工业标准,与主流技术兼容,两头在内,中间在外,集中力量突破花钱也买不到或买来也不合算,具有高附加值的关键部件的技术路线,所以曙光一号的研制花钱少,研制周期短,而且研制成果本身就是具有市场竞争力的高性能计算机产品.93年曙光一号问世时,IBM,HP,SUN,DG等公司的相近性能产品都要卖十几万美元甚至几十万美元,而当时曙光一号报价只有6万美元.曙光一号非常适合做网络服务器,中断能力与多用户工作条件下的响应速度都明显高于国外同类型机器,为我国开展三金工程,建立各部门各单位的信息管理与服务系统提供了理想的平台.国务院发展研究中心马宾研究员视察智能中心以后,给江泽民,李鹏,朱0基,邹家华,曾培炎等领导递交了一份题为"曙光一号计算机的设计研制者抓到了机遇,请领导决策者抓紧扶助发展的机遇"的报告.报告指出:"我们是有根据地说曙光计算机的曙光照亮我们要走的路线甚至如何走法!这是最重要的,这比曙光计算机本身的好的性能价格比更重要……

总之,我们自制的,作为信息处理枢纽的曙光一号,和作为信息传输枢纽的数字程控交换机,这两大系列产品的推广应用和生产发展,会大大推动和带领电子信息产业的发展,至于团结科技人才作贡献,激励爱国用户兴中华,其作用不下于卫星上天.所以,应该说中国电子信息产业的发展,已经找到突破口,找到了初入点.关键在于抓紧机遇,乘机扩大战果".国家领导领导人十分重视曙光一号,将它做为代表我国科技进步的两项重大成果之一,写入94年政府工作报告。

国际上的技术合作都是以实力为基础,曙光一号问世以前,只有一些港台小公司来中心谈合作,曙光一号的成功大大提高了智能中心的知名度与谈判地位.Motorola公司执行副总裁与几位高级副总裁多次来智能中心寻求合作,将智能中心与曙光公司做为战略伙伴.现已签订协议与智能中心合作成立联合实验室,双方各派10人参加,每年Motorola公司至少投入40万美元.在开发曙光一号系列升级产品方面Motorola公司将与智能中心长期全面合作.IBM也选择智能中心做为系统集成的战略伙伴,在智能中心设立ATM实验中心.外国大公司主动找智能中心合作是曙光一号取得的重大社会效益,它将大大加速我们开发新产品的进度.曙光一号开发成功后,胡启恒副院长曾评价曙光一号咬住了高速发展的计算机的"尾巴",那么由曙光一号而获得的高水平国际合作将使我们能与国际上同步推出基于PowerPC的多处理机,可以说是咬上了高速发展的计算机的"耳朵"。

曙光一号不是一个孤立的科研成果,它代表863计划计算机主题的发展目标与方面,它是振兴民族高性能计算机产业的一个十分艰巨的工程.鉴于曙光一号的成功和曙光产业工程已顺利展开,经专家论证通过,国家科委已批准拨款1500万元,加强支持曙光一号的升级产品开发(作为九五攻关项目).实际上曙光一号研制成功后,我们就已着手升级产品设计.曙光一号系列升级产品采用国际上最有发展潜力的主流CPU芯片-PowerPC 604和620芯片,计划一,两年内推出1～2处理机的普及型服务器(性能高于曙光一号,价格更低),2～8个处理机的高档服务器,双机备份高可用系统,高性能Internet服务器及嵌入式通信控制器等五种系列产品.其中基于PowerPC 604的普及型服务器将于今年年底推出,形成推广曙光一号系列计算机的一个大高潮(《计算机世界》调查有56%的用户打算买PowerPC机器),PowerPC服务器性能价格比高于奔腾服务器,而且特别适于多媒体应用.在注册资金7500万元的曙光公司大力推动下,曙光系列计算机明年将打一场漂亮的攻坚战,在建立我国高性能计算机产业的艰苦长片中迈出扎实的一步。

曙光1000

1995年5月，由中科院计算所研制的曙光1000大规模并行计算机系统通过国家级鉴定，该系统达到了国际先进水平，其峰值运算速度每秒25.6亿次，实际运算速度每秒15.8亿次，内存容量为1024兆字节，为国内最高水平。该系统突破了一批大规模并行处理的关键技术，采用了国际90年代的最新技术它的峰值速度达到25亿次／秒，实际运算速度达到15.8亿次／秒浮点运算，内存容量达1024兆字节，居中国之首。该系统能解决工作站和大型机难以解决的问题。如，一个全国范围内的48小时天气预报程序只需运行3小时左右，而一般计算机要运行60小时以上，这就提高了预报的准确度。这是中国研制成功的第一家有自己版权的并行操作系统。

技术特点

1可扩展性好。连接网络、输入输出(I/O)、系统软件等均可以扩展。它可以扩展到包括成百上千个结点计算机的MPP系统。它与对称式多处理机(SMP)系统和传统的向量(巨型)机相比,具有明显的优势。

2计算能力强,内存容量大,能解决工作站和大型机难以解决的大问题。它的实际运算速度达到每秒15.8亿次浮点运算。它能在30分钟内解出含15000个未知数的线性方程组,能在40小时内完成天然DNA整体电子结构计算,而小型机要连续计算3个月以上才能完成。

3独立设计的蛀洞(Wormhole)路由器芯片创造性地采用了异步和同步相结合的工作方式,消息传送速度快,稳定可靠。

4并行系统软件(操作系统、优化编译器及工具)高效实用。

5全面采用并行编程和调试环境。

6广泛采用国际标准,系统开放程度高,用户移植软件容易。

主要技术指标

曙光1000有36个结点机。其中,计算结点机32个,服务结点机2个,I/O结点机2个;峰值计算速度为浮点25.6亿次/秒,实际达到15.8亿次/秒;内存容量为1024兆字节;采用基于Wormhole机制的二维Mesh通讯网,结点与网络通讯总带宽为2.88GB/秒;运行C、C++和并行Fortran程序,提供并行优化重构工具PORT和串行程序自动并行化工具Autopar;采用基于UNIX的并行操作系统和并行文件系统,并行编程环境PVM、EXPRESS和MPI并行程序行为动态监视工具ParaVision及并行程序调试环境NDB。 曙光1000可以用于天气预报、石油地震数据处理、航天器设计模拟、科学研究、教学、金融、证券等众多领域。它已经在我国大规模科学工程计算中发挥了重大作用。以曙光1000为计算主机的高性能计算服务中心即将在国内若干中心城市建立起来。为支持用户在曙光1000上进行算法研究和开发应用软件,国家有关部门即将设立国家高性能计算基金。