銀河 1號(hào)巨型計(jì)算機(jī)

銀河1號(hào)巨型計(jì)算機(jī)1983年于長(zhǎng)沙研制的計(jì)算機(jī)01基本定義銀河系列研究背景研發(fā)歷史目錄03020405巨型計(jì)算機(jī)應(yīng)用相關(guān)數(shù)據(jù)后續(xù)發(fā)展目錄070608基本信息1983年12月22日，中國(guó)第一臺(tái)每秒鐘運(yùn)算一億次以上的“銀河”巨型計(jì)算機(jī)，由國(guó)防科技大學(xué)計(jì)算機(jī)研究所在長(zhǎng)沙研制成功。它填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)巨型計(jì)算機(jī)的空白，中國(guó)成為繼美國(guó)、日本之后，第三個(gè)能獨(dú)立設(shè)計(jì)和制造巨型計(jì)算機(jī)的國(guó)家。標(biāo)志著中國(guó)進(jìn)入了世界研制巨型計(jì)算機(jī)的行列。基本定義基本定義1978年3月，**代表黨中央作出決定，億次巨型計(jì)算機(jī)由國(guó)防科技大學(xué)搞。慈云桂擔(dān)任了這一任務(wù)的總指揮和總設(shè)計(jì)師。他們充分利用對(duì)外開放的有利條件，設(shè)計(jì)出既符合中國(guó)國(guó)情又與國(guó)際主流巨型機(jī)兼容的中國(guó)億次巨型機(jī)總體方案。組織精兵強(qiáng)將攻關(guān)，在新技術(shù)、新工藝、新理論的探索中，終于使"銀河"億次巨型機(jī)比國(guó)際主流巨型機(jī)在10個(gè)方面有了創(chuàng)造性的發(fā)展，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)巨型機(jī)的空白，使我國(guó)成為世界上少數(shù)幾個(gè)擁有研制巨型計(jì)算機(jī)的國(guó)家之一，并在石油勘探、氣象預(yù)報(bào)和工程物理研究等研究領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。他最早倡導(dǎo)在中國(guó)開展智能計(jì)算機(jī)的研究，負(fù)責(zé)組建了中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)智能計(jì)算機(jī)專業(yè)組，并成功主持了新一代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議。

研究背景研究背景但是在中國(guó)，20世紀(jì)80年代以前除了有被稱作“儀器”的電子管計(jì)算機(jī)和晶體管計(jì)算機(jī)外，還沒有每秒計(jì)算速度能達(dá)到千萬次的巨型計(jì)算機(jī)。1978年中國(guó)第一次向南太平洋發(fā)射的運(yùn)載火箭，用的還是運(yùn)算速度僅百萬次的計(jì)算機(jī)。面對(duì)日新月異的發(fā)展需求，一個(gè)泱泱大國(guó)如果再不具備可以和發(fā)達(dá)國(guó)家一比高低的巨型計(jì)算機(jī)，那不僅是一個(gè)可悲的現(xiàn)實(shí)，而且還會(huì)帶來一個(gè)可悲的將來，這對(duì)立志于中華騰飛的新一代領(lǐng)導(dǎo)人和中國(guó)的知識(shí)分子來說，是一個(gè)沉重的壓力。

在現(xiàn)實(shí)中，由于國(guó)家沒有巨型計(jì)算機(jī)，防汛部門就無法對(duì)復(fù)雜的氣候進(jìn)行中長(zhǎng)期預(yù)報(bào)。所以，有幾次洪峰突然襲來，事先沒有準(zhǔn)備，使人民的生命財(cái)產(chǎn)蒙受巨大損失。同樣也是由于沒有巨型計(jì)算機(jī)，石油部門每年要將勘探出來的大量石油礦藏?cái)?shù)據(jù)和資料用飛機(jī)送到國(guó)外去作三維處理，不僅花費(fèi)昂貴，而且國(guó)家的資源情況首先被外國(guó)人掌握。這實(shí)在讓中國(guó)人、特別是中國(guó)的計(jì)算機(jī)專家們赧顏。

銀河系列銀河系列銀河—Ⅰ1983年11月我國(guó)第一臺(tái)被命名為“銀河”的億次巨型電子計(jì)算機(jī)，歷經(jīng)5年，在國(guó)防科技大學(xué)誕生了。它的研制成功，向全世界宣布：中國(guó)成了繼美、日等國(guó)之后，能夠獨(dú)立設(shè)計(jì)和制造巨型機(jī)的國(guó)家。

銀河—Ⅱ1992年11月19日，由國(guó)防科技大學(xué)研制的“銀河—Ⅱ”10億次巨型計(jì)算機(jī)在長(zhǎng)沙通過國(guó)家鑒定。填補(bǔ)了我國(guó)面向大型科學(xué)工程計(jì)算和大規(guī)模數(shù)據(jù)處理的并行巨型計(jì)算機(jī)的空白。

銀河—Ⅲ1997年6月19日，由國(guó)防科技大學(xué)研制的“銀河—Ⅲ”并行巨型計(jì)算機(jī)在京通過國(guó)家鑒定。該機(jī)采用分布式共享存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，面向大型科學(xué)與工程計(jì)算和大規(guī)模數(shù)據(jù)處理，基本字長(zhǎng)64位，峰值性能為130億次。該機(jī)有多項(xiàng)技術(shù)居國(guó)內(nèi)領(lǐng)先，綜合技術(shù)達(dá)到當(dāng)前國(guó)際先進(jìn)水平。

研發(fā)歷史過程記錄研發(fā)背景研發(fā)歷史研發(fā)背景慈云桂擔(dān)任了“銀河-1號(hào)是巨型計(jì)算機(jī)”研制的總指揮和總設(shè)計(jì)師。他最早倡導(dǎo)在中國(guó)開展智能計(jì)算機(jī)的研究，負(fù)責(zé)組建了中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)智能計(jì)算機(jī)專業(yè)組，并成功主持了新一代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議。

他們充分利用對(duì)外開放的有利條件，設(shè)計(jì)出既符合中國(guó)國(guó)情又與國(guó)際主流巨型機(jī)兼容的中國(guó)億次巨型機(jī)總體方案。組織精兵強(qiáng)將攻關(guān)，在新技術(shù)、新工藝、新理論的探索中，終于使"銀河"億次巨型機(jī)比國(guó)際主流巨型機(jī)在10個(gè)方面有了創(chuàng)造性的發(fā)展，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)巨型機(jī)的空白。

過程記錄在國(guó)防科大計(jì)算機(jī)學(xué)院寬敞、明亮的“銀河”機(jī)房里，矗立著一臺(tái)由7個(gè)機(jī)柜組成的圓柱形機(jī)器。這就是該校于1983年12月研制成功的我國(guó)第一臺(tái)巨型計(jì)算機(jī)。她的誕生，標(biāo)志著中國(guó)成為繼美、日等少數(shù)國(guó)家之后，能獨(dú)立設(shè)計(jì)和制造巨型機(jī)的國(guó)家。

1978年，黨的十一屆三中全會(huì)召開，拉開了改革開放的序幕；黨中央、國(guó)務(wù)院決定在原“哈軍工”的基礎(chǔ)上組建國(guó)防科技大學(xué)；也是這一年，我們開始了我國(guó)首臺(tái)巨型計(jì)算機(jī)的研制工作。為什么要研制自己的巨型計(jì)算機(jī)？**同志的講話擲地有聲：“中國(guó)要搞四個(gè)現(xiàn)代化，不能沒有巨型機(jī)！”

胡教授說，改革開放前，由于沒有高性能的計(jì)算機(jī)，我國(guó)勘探的石油礦藏?cái)?shù)據(jù)和資料不得不用飛機(jī)送到國(guó)外去處理，不僅費(fèi)用昂貴，而且受制于人。當(dāng)我國(guó)提出向某發(fā)達(dá)國(guó)家進(jìn)口一臺(tái)性能不算很高的計(jì)算機(jī)時(shí)，對(duì)方卻提出:必須為這臺(tái)機(jī)器建一個(gè)六面不透光的“安全區(qū)”，能進(jìn)入“安全區(qū)”的只能是巴黎統(tǒng)籌組織的工作人員。外國(guó)人明擺著是在卡我們的脖子??！

1978年3月，全國(guó)第一次科學(xué)大會(huì)在北京召開，中國(guó)迎來了科學(xué)的春天。此后，中央在重要會(huì)議上，正式下決心研制巨型計(jì)算機(jī)，以解決我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)中的大型科學(xué)計(jì)算問題。主持會(huì)議的**同志將這一任務(wù)交給了國(guó)防科委，并點(diǎn)名要國(guó)防科大承擔(dān)研制任務(wù)。時(shí)任國(guó)防科委主任的張愛萍上將向**立下了軍令狀：一定盡快研制出中國(guó)的巨型計(jì)算機(jī)。巨型計(jì)算機(jī)巨型計(jì)算機(jī)巨型計(jì)算機(jī)是運(yùn)算速度最快、性能最高、技術(shù)最復(fù)雜的一類計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱巨型機(jī)，也稱超級(jí)計(jì)算機(jī)。它是計(jì)算機(jī)型譜中的最高檔機(jī)型。巨型計(jì)算機(jī)主要用于解決大型計(jì)算機(jī)也難以解決的復(fù)雜問題。它是解決科技領(lǐng)域中某些巨大的挑戰(zhàn)性問題的關(guān)鍵工具。

概括地講，它是在當(dāng)代生產(chǎn)工藝的條件下，采用最先進(jìn)的技術(shù)、工藝設(shè)計(jì)生產(chǎn)出來的當(dāng)時(shí)功能最強(qiáng)、運(yùn)算速度最快、存儲(chǔ)容量最大、面向科學(xué)與工程的最高檔次的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。巨型計(jì)算機(jī)的研制與應(yīng)用，是國(guó)際上高技術(shù)開發(fā)的-一個(gè)重要領(lǐng)域。超級(jí)計(jì)算機(jī)在國(guó)家安全、科技進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面，具有特殊的重要性。它是國(guó)力的象征之一，是中華民族立于世界民族之林所必需的技術(shù)，是高科技發(fā)展的推動(dòng)力。

國(guó)際上巨型機(jī)的研制起步于20世紀(jì)60年代。1976年美國(guó)CRAY-1巨型計(jì)算機(jī)研制成功，標(biāo)志著巨型機(jī)走上了成熟和商品化階段。之后，世界巨型機(jī)有了飛速發(fā)展，以CRAY系列為例，1983年推出CRAYX-MP雙處理機(jī)并行巨型系列機(jī)，向量峰值速度為每秒10億次以上，內(nèi)存容量8兆字。1985年后，巨型機(jī)的向量峰值速度和內(nèi)存量更快也更大。

巨型計(jì)算機(jī)通常由主機(jī)系統(tǒng)、輸入輸出系統(tǒng)和前端機(jī)系統(tǒng)組成。巨型計(jì)算機(jī)的核心是主機(jī)系統(tǒng)，它由高性能處理機(jī)和高速大容量主存構(gòu)成。主機(jī)的任務(wù)是完成高速運(yùn)算。輸入輸出系統(tǒng)獨(dú)立于主機(jī)，并行管理輸入輸出，向主機(jī)提供算題作業(yè)和運(yùn)算所需的數(shù)據(jù)，接收主機(jī)的運(yùn)算結(jié)果，并負(fù)責(zé)管理全部聯(lián)機(jī)外圍設(shè)備和接口通道。由于巨型機(jī)所加工數(shù)據(jù)的吞吐量很大，高速主存容量有限，一般還需要有半導(dǎo)體擴(kuò)存和海量存儲(chǔ)子系統(tǒng)。相關(guān)數(shù)據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)全機(jī)底板25000條繞接線，12萬個(gè)繞接點(diǎn)，都檢查8遍以上；

全機(jī)800多塊多層印制板，每塊板上平均有5000個(gè)金屬化孔，全部進(jìn)行孔壁檢查、孔導(dǎo)通測(cè)試和絕緣測(cè)試；全機(jī)600多塊插件板，每塊板上有三四千個(gè)焊點(diǎn)，創(chuàng)造了200多萬個(gè)焊點(diǎn)無一虛焊的奇跡。

從1983年起，國(guó)防科大邀請(qǐng)了石油部、國(guó)家氣象局、總參、鞍鋼等20來個(gè)單位，在巨型機(jī)上試算了42道過去在國(guó)內(nèi)其他機(jī)型上難以運(yùn)算的重大題目，都得到了圓滿的結(jié)果。1983年11月，國(guó)家技術(shù)鑒定組對(duì)巨型機(jī)的各項(xiàng)性能，進(jìn)行了我國(guó)計(jì)算機(jī)史上最嚴(yán)格的技術(shù)考核。按規(guī)定，允許主機(jī)24小時(shí)出一次故障，但在連續(xù)考機(jī)的12天里，主機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)了288小時(shí)無一故障。

應(yīng)用應(yīng)用“銀河1號(hào)”巨型計(jì)算機(jī)其運(yùn)算速度達(dá)每秒1億次。這是我國(guó)自行研制的第一臺(tái)每秒鐘運(yùn)算億次以上的巨型計(jì)算機(jī)，使我國(guó)成為世界上少數(shù)幾個(gè)擁有研制巨型計(jì)算機(jī)的國(guó)家之一，并在石油勘探、氣象預(yù)報(bào)和工程物理研究領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

后續(xù)發(fā)展2010年2015年2016年2018年后續(xù)發(fā)展2010年“天河一號(hào)A”讓中國(guó)第一次擁有了全球最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)。但因?yàn)楹罄m(xù)未再升級(jí)，很快就被擠了下來。這次的目標(biāo)是100PFlops以上，也就是每秒超過10億億次浮點(diǎn)運(yùn)算(但不知道是最大性能還是峰值性能)，而所用平臺(tái)是Intel提供的大約10萬顆IvyBridge-EPXeonE5、10萬顆XeonPhi組成的混合加速體系(另有一說總共最多10萬顆)。

如果成真，這臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)將是最快“泰坦”(Titan)的大約五倍——后者最大性能1.76PFlops、峰值性能2.7PFlops。這項(xiàng)工程受到了中國(guó)政府部門，尤其是科技部的鼎力支持，將用來輔助中國(guó)的空間探索、健康研究，特別是在未來十年內(nèi)應(yīng)對(duì)人口老齡化、城市規(guī)劃、高速交通系統(tǒng)建設(shè)等問題，以及用來解決交通擁堵的智能車牌、實(shí)時(shí)交通計(jì)算技術(shù)。

項(xiàng)目初期投資大約1億美元，用來購買計(jì)算設(shè)備，看起來很多但還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。據(jù)說Intel將會(huì)提供的都是頂級(jí)產(chǎn)品，包括要在2013年下半年才會(huì)發(fā)布的高端十二核心服務(wù)器處理器IvyBridge-EPXeonE5-2567Wv2(大約2500美元)、最高端協(xié)處理器XeonPhi5110P8GBGDDR5(估計(jì)1500-2500美元)，僅這20萬顆處理器就需要5億美元左右。再加上主板、內(nèi)存、硬盤、散熱、網(wǎng)絡(luò)、機(jī)架等各種硬件，以及系統(tǒng)、軟件和安裝、維護(hù)費(fèi)用，總成本恐怕將是個(gè)天文數(shù)字。

這臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)預(yù)計(jì)會(huì)在未來18個(gè)月內(nèi)快速完工，并安置在中國(guó)西南某個(gè)地方。2015年2015年4月9日，美國(guó)商務(wù)部發(fā)布了一份公告，決定禁止向中國(guó)4家國(guó)家超級(jí)計(jì)算機(jī)中心出售“至強(qiáng)”(XEON)芯片，這一決定使天河二號(hào)升級(jí)受到阻礙。

2016年2016年6月，中國(guó)已經(jīng)研發(fā)出了世界上最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)“神威太湖之光”，目前落戶在位于無錫的中國(guó)國(guó)家超級(jí)計(jì)算機(jī)中心。該超級(jí)計(jì)算機(jī)的浮點(diǎn)運(yùn)算速度是世界第二快超級(jí)計(jì)算機(jī)“天河二號(hào)”（同樣由中國(guó)研發(fā)）的2倍，達(dá)9.3億億次每秒。

2018年在最新公布的榜單中“頂點(diǎn)”擴(kuò)大了領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，其處理器數(shù)量從228萬多個(gè)增加到近240萬個(gè)，浮點(diǎn)指令周期（PFLOPS）從半年前的每秒12.23億億次提升至每秒14.35億億次?！吧裢ぬ狻钡臄?shù)據(jù)未發(fā)生變化，浮點(diǎn)指令周期依然為每秒9.3億億次，被上期排名第三、由美能源部下屬勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的“山脊”（Sierra）超越，前10名中，美國(guó)占據(jù)5臺(tái)。

中國(guó)超算“神威·太湖之光”和“天河二號(hào)”分別位列第三、四名。

本次榜單中，美國(guó)超算上榜總數(shù)為109臺(tái)，創(chuàng)歷史新低。但在總運(yùn)算能力上，美國(guó)占比38%，中國(guó)占比31%