大块头有大智慧

大块头有大智慧作者：赵海军来源：《中国计算机报》2008年第24期曙光5000使中国成为继美国之后第二个能制造和应用超百万亿次商用高性能计算机的国家，也表明我国生产、应用、维护高性能计算机的能力达到世界先进水平。

可惜的是，曙光5000错过了上半年全球超级计算机TOP500的排名时间，否则以其运算速度，可以排在全球第六。

该系统在大规模机群计算和网格使能技术方面有所突破，形成了鲜明的技术特色，将我国通用高性能计算机系统的研制水平提升到一个新高度。

曙光５０００可以用来做什么？曙光5000这样的超级计算机，到底可以有哪些实际用途？下面的一组数据，可以帮助我们近距离地了解曙光5000：它可以在1秒钟内实时完成1万个5000万瓦以上的并网发电机组和22万伏变电站构成的全国电网的电力安全评估，为避免类似美、加大停电的电力故障提供决策支持，保证供电系统的稳定；它可以在30秒内完成上海证交所10年的1000多支股票交易信息的200种证券指数的计算，能够实时提供金融衍生产品；它可以在3分钟内，同时完成4次36小时的中国周边、北方大部、北京周边、北京市的2008年奥运会需要的气象预报计算，包括风向、风速、温度、湿度等，即可精确到每个奥运会场馆；它可以在6分钟内，同时完成20次上海黄埔江过江隧道三维结构的地震数值分析的计算，精细评估隧道的抗震性能。

具体说来，作为面向国民经济建设和社会发展的重大需求的战略装备，曙光5000适用于各种大规模科学工程计算、商务计算。

在大规模科学工程计算方面，可以担纲电力电网安全评估、汽车碰撞、电磁辐射、石油勘探开发、气象预报、核能与水电开发利用、各类航天器及飞机汽车舰船设计模拟、各类大型建筑工程安全性评估、生物信息处理等重任。

在大规模商务计算方面，它可以为证券、税务、银行、邮政、社会保险等行业和电子政务、电子商务等提供服务。

在大规模信息服务方面，它可以在各类游戏网站、门户网站、信息中心、数据中心、流媒体中心、电信交换中心和大型企业信息中心中发挥作用。

对基于海量存储的数据大集中应用，完全兼容32位计算的具有64位地址空间的曙光5000网格超级服务器更可大显身手。

同时曙光5000还可广泛的应用于信息服务、电子政务、网络游戏等商业应用。

在这些领域，它可以作为Web服务器、应用服务器、数据库服务器。

曙光５０００有哪些技术特性？和4年前的曙光4000相比，曙光5000超级计算机在体积、节能、软件效率和可管理性方面有很大幅度的提高，性能是曙光4000的20倍，体积只有2/3，耗电只增加了50%，拥有全自主、高性能、高效能、高密度、低功耗等十大特点，而其中的任意一项都处在国际领先水平。

１．高性能曙光5000采用国际高性能计算机主流的机群结构，整个系统规模达到1650个节点，每个节点为4CPU的4核SMP系统，采用AMD Barcelona 2．0GHz处理器，峰值运算速度为230TFLOPS。

整个系统通过两套网络互连，包括Infiniband、千兆以太网。

２．全自主中科院计算所联合曙光公司自主设计了包括主板、体系结构、刀片服务器、刀片机箱系统、网络交换系统、水冷散热系统在内的全部系统。

曙光5000的设计也完全符合中国刀片服务器标准。

在自主创新的研制过程中，曙光在业界实现多个第一：首次实现了4路16核的高密度刀片系统；首次实现了单刀片机箱40颗CPU的高密度机箱设计；首次实现了基于DDR的Infiniband的交换结构，实现了20GB高速互联和小于1．3us的低延迟；首次采用了水冷散热系统，降低了高性能计算机对机房系统的要求，降低了系统功耗。

３．高效能由于采用高密度服务器，曙光5000能在大约75平方米的占地面积内聚集230万亿次的计算能力，而其满负载运行时不带水冷系统功耗只有700千瓦，带水冷系统的功耗仅为1000千瓦。

这一方面提高了机群系统的可扩展性，另一方面降低了整个系统的运行成本。

４．高密度对于大规模高性能计算机系统而言，如何提高系统密度并降低功耗是研制人员面临的关键问题之一。

为提高曙光5000的系统密度，中科院计算所联合曙光公司，研制了具有自主知识产权的4CPU 4核高密度刀片主板和基于该主板的世界上第一款7U高度的10片4路4核64位CPU的工业标准刀片服务器。

该刀片服务器可以实现单机箱40CPU，160核的超高计算密度，并实现了单节点内部的并行计算。

５．高速互联曙光5000采用基于DDR的 Infiniband高速网络实现计算网络和存储网络合一。

它实现了20GB的节点间传输速度，实现业界最快的小于1.3us延时。

６．应用广泛在高性能计算领域，曙光5000可广泛运行证券指数计算、电力安全评估、建筑工程抗震性评估、天气预报、石油地震资料处理、核能开发利用、汽车碰撞、电磁辐射、计算流体力学、基因匹配与拼接、蛋白质结构分析和材料科学等20多个应用领域。

在商业应用方面，由于曙光5000使用Suse Linux 和WCCS，可广泛运行目前Linux和Windows下的主流的行业软件。

７．节能曙光积极响应世界环保组织节能减排的号召，在曙光5000中采用了多项节能措施：采用了低功耗的CPU，每年节电55万度；采用了低功耗的内存，每年节电5万度；采用了刀片结构，电源效率优化，每年节电100万度；采用了水冷散热体系，每年节电200万度；采用了曙光自主研发的自适应功耗管理软件，每年节电200万度。

８．高性价比通过选择AMD Barcelona和自行研制的主板，曙光5000大幅降低了成本，具有很好的性能价格比，实现230万亿次的计算速度的曙光5000总造价约2亿元。

９．高效冷却系统曙光5000首次采用了水冷系统，通过使用水冷系统，降低了高性能计算系统对客户机房的要求，同时提高了冷却效率。

水冷系统的设计实现了水电分离，保证了系统的安全性。

同时水冷系统还包括备份的被动散热系统，可以在水冷失效的情况下保证系统的正常运行，提高了系统的稳定性。

１０．自主创新的管理软件曙光5000中，曙光自主开发了Grid View集群管理管理系统。

曙光新一代Grid View大型机综合管理系统提供统一的集中式监控平台，具备可扩展性、集成性、可靠性和易用性，提供对各种商用、自己研发的管理工具的集成接口，包括直接以Portal的方式集成和抽取各已有管理工具的监控数据，以便上层平台能够分析利用，从而满足同时对分布式广域\局域网高效能百万亿次可扩展计算机的环境、硬件、软件等各方面进行监控的需求。

曙光Grid View大型机综合管理系统具有高可靠性，具有一定容错性和健壮性。

当运行环境等发生异常时，系统能够运行在可控的范围内，并进行准确的异常定位提示。

系统具有易用性，提供简单灵活的系统部署，人性化的界面和功能设计，方便最终用户的使用，包括灵活方便的个性化设置、多样的内容展现形式。

管理系统同时提供个性化、自定义报表输出功能。

曙光新一代Grid View可有效解决大型机管理的复杂性问题，保障了管理的扩展性、可靠性、自主性和贴近应用需求。

Grid View管理系统不仅适用于曙光5000大型群集系统，也适用于全系列的曙光服务器。

国产千万亿次超级计算机何时问世？“十五”期间上海超级计算中心购买曙光4000时，绝没有想到两年后，机器运行超常饱满，许多用户要排上半个月才能轮到上机时间。

事实证明，运行十万亿次计算机后，很快就会产生百万亿次计算机的需求。

可以肯定，当我们用上百万亿次计算机后，很快就会产生千万亿次计算机的需求。

高性能计算机是用来解决大问题的计算平台。

我们国家目前有许多重大问题，比如资源、环保、气候、能源等，都是用小机器甚至PC机做模拟，这在专家看来是“杀牛用鸡刀”的做法。

因此，中国工程院院士、中国科学院计算技术研究所所长、曙光信息产业有限公司董事长李国杰呼吁，高性能计算机的应用水平是一个国家核心竞争力和科技水平的重要标志之一，我国不能因坐等生产力提高而失去跨越发展的机遇。

李国杰院士认为，在未来几年内，我国不但在超级计算机的研制上会进一步缩短与国外差距，在高性能计算机的应用上也一定会出现前所未有的新局面。

他说，2003年，每秒11万亿次的曙光4000A与国外同类计算机的推出时间已缩短到4年左右。

而现在每秒两百万亿次的曙光5000的推出时间和国外推出时间差距缩短到3年。

到2010年如果能推出通用性较强的千万亿次曙光超级计算机，与国外推出通用千万亿次超级计算机的时间就很接近了，最多一两年的差距。

曙光公司总裁历军在接受记者采访时也表示，在2010年左右，曙光千万亿次机将可能出现，届时将会用到国产的龙芯CPU。

他介绍说，在曙光5000中，已经在进行龙芯CPU应用的研发，而到千万亿次机，国产CPU有可能会成为主角，这将具有划时代的意义。

他认为，曙光5000使用的集群体系结构其实已经快达到物理的极限，到千万亿次机时代，体系结构必须要改变，这将涉及到软件和一些核心的、关键的零部件的开发。

他举例说，曙光正在开发面向下一代超级计算机的协处理器部件，有可能用在下一代千万亿次机上。

链接改善产业格局的曙光5000曙光５０００高性能计算机是国家８６３计划高性能计算机及其核心软件重大专项支持的研究项目，是面向网格的高性能计算机，可以为网格提供计算服务，同时也是面向信息服务的超级服务器，可以提供多目标的系统服务。

曙光５０００采用网格技术，体系结构以构件性（Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）、标准性（Ｓｔａｎｄａｒｄ）、协作性（Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ）为基准，采用服务化（Ｓｅｒｖｉｃｅ）、安全化（Ｓｅｃｕｒｉｔｙ）、专业化（Ｓｐｅｃｉａｌｉｚａｔｉｏｎ）、智能化（Ｉｎｔｅｌｌｅｎｇｃｅ）的３ＳＩ技术路线。

通过曙光５０００项目，中科院计算所、曙光公司与ＡＭＤ公司进一步加强了战略合作关系。

采用ＡＭＤＢａｒｃｅｌｏｎａ处理器，使中国用户能更早、更廉价、更容易地得到６４位计算能力；同时引入充分竞争，为中国用户带来更多的技术选择、更大的价格利益，并从国家利益的高度有利于改善中国计算机产业的格局。

通过曙光５０００项目，曙光公司与微软公司建立了战略合作关系。

采用微软的ＷＣＣＳ服务器，提供了用户管理的友好性，同时也让曙光５０００可以运行Ｗｉｎｄｏｗｓ下的大量行业软件。