超级计算机现状和我国发展规划
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自主高速互连通信技术
➢ Self-developed High-speed interconnect communication technology
“天河一号”的运算速度比橡树 岭国家实验室的要快大约40%，这 是运算速率的极大提升。 中国同时 研制了一种互联技术，让这些处理 器相互联系，这不是美国的技术， 而是中国自己的技术。这是一个创 举。
银河-1 100M8/f1l1o/p20s2,01983
银河-2 1Gflops,1990
银河-3 10Gflops,1997
.
天河一号 4.7Pflops,2010
天河二号 55Pflops,2013
7
科技部高性能计算计划 : 2016-2020
MOST projects on HPC: 2016-2020
Approved by Xiao-ping DENG, the NUDT started to develop the “Milky Way -1”. From then on, began a difficult and glorious history of Chinese
Supercomputer research.
高性能计算机 Supercomputer R&D
➢ 建立协同研发的机制，集中优势力量，突破核心关键技术 ➢ 研制Eflops超级计算系统（1000 Pflops)
高性能计算应用 HPC applications Support
➢ 建立适应不同行业的国家高性能计算应用软件中心 ➢ 部署行业能力型重大应用软件系统的研发，构建能力型行业重
1997
日本地球模拟器 2002年，40Tflops
4
超级计算机现状和发展规划
提高超级计算机性能的三驾马车
➢ 主频、指令级并行、并行度
并行度
➢ 足够宽（数万结点） ➢ 足够深（核间、异构、SIMD、指令级）
“三驾马车”中两驾无力，只有靠扩大并行度
– “Performance = Parallelism”，Bill Dally
The technology belongs to China, not U.S., it’s a pioneering work
-- 美国田纳西大学教授杰克•唐加拉 . Prof. Jack Dongarra, Tennessee University
大应用数值模拟软件平台 ➢ 部署容量型普适推广应用课题，部署于国家超算中心等，培育、
吸引和稳定一批自主应用软件系统的用户
高性能计算环境 HPC environment Construction
➢ 建立具有世界一流资源能力和服务水平的、支撑国家创新发展 的国家高性能计算环境
8/11/2020
.
8
第二部分
38年性能提高了340000000倍 1993, 19Gflops
2007年，596Tflops
走鹃，2008年，
1千万亿次
Cray-1 1976 160Mflops
Cray-YMP 1988年，2.3Gflops
39年前第一台商用巨型机问世
8/11/2020
1983
.
1992
IBM红色选择 1999年，3万亿次
8/11/2020
.
5
超级计算机现状和发展规划
超级计算机是国家综合科技创新能力的基础支撑，全球各大国 家均大力发展超级计算机
中国近几年在大力发展超级计算机
8/11/2020
.
6
天河超级计算机发展
Development history of Tianhe supercomputer
1978年，由小平批准，国防科大开始研制“银河-1” 从此，开始了中国研制超级计算机的艰难和辉煌的历程
.
国际学术界的评价
三大技术创新
Three technical innovations
CPU+GPU异构融合体系结构
➢ CPU+GPU heterogeneous architecture
64位多核多线程自主飞腾1000
Remark from international academia
中国的“天河一号”采取 的CPU与GPU融合的结构， 代表了未来超级计算机的发 展趋势。随着计算机规模的 不断拓展，这种结构虽然不 是唯一的解决方法，但目前 看来是最好的。
8/11/2020
.
3
超级计算机现状和发展规划
天河二号
2013年天河二号5.49万万亿2次013年，5.5万万亿次
TH-1A，2010年，
4.7PFlops
从1.6亿次到5.49万万亿次； CrayT3D
Cray T3E-1200 1998年1Tflops
IBM BlueGene/L 2005年，367Tflops
国家超级计算天津中心与天河一号
Introduction to NSCC-TJ & Tianhe-1A
8/11/2020
.
9
NSCC-TJ
我国目前已投入运营的应用范围最广、 综合支撑能力最强的国家级超算中心
• 峰值4700万亿次的天河一号超级计算机； • 400台以上服务器的通用云计算系统； • 容量超过10PB的海量存储系统； • 多领域行业软件； • 完善的网络基础设施； • 完善的机房、供电、制冷等基础设施。
超级计算机现状和我国发展规划
.
汇报内容 Outline
超级计算机现状和我国发展规划 国家超算天津中心及天河一号介绍 未来国家超算天津中心重点研发方向与资源
更新规划
8/11/2020
.
2
第一部分
超级计算机现状和国内发展规划
HPC development strategy and situation
主要业务为高性能计算、云计算和大数 据服务，目前服务的政府、企业及科研 院所用户数已达600余家
.
NSCC-TJ
国家发改委“大数据技术与应用”国家地 方联合工程实验室 国家工信部工业云试点单位 国家科技部示范型国际合作基地 博士后科研工作站 与多家企业和研究机构建立的联合实验室
.
天河一号
计算机技术创新 广泛的应用成效
The architecture is not the only solution, but the best so far
CPU
-- 美国斯坦福大学计算机系主任比尔•戴利 Billy Dalห้องสมุดไป่ตู้y, Computer Science College, Stanford University
➢ 64 bits Multi-core and Multi-thread CPU
➢ Self-developed High-speed interconnect communication technology
“天河一号”的运算速度比橡树 岭国家实验室的要快大约40%，这 是运算速率的极大提升。 中国同时 研制了一种互联技术，让这些处理 器相互联系，这不是美国的技术， 而是中国自己的技术。这是一个创 举。
银河-1 100M8/f1l1o/p20s2,01983
银河-2 1Gflops,1990
银河-3 10Gflops,1997
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天河一号 4.7Pflops,2010
天河二号 55Pflops,2013
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科技部高性能计算计划 : 2016-2020
MOST projects on HPC: 2016-2020
Approved by Xiao-ping DENG, the NUDT started to develop the “Milky Way -1”. From then on, began a difficult and glorious history of Chinese
Supercomputer research.
高性能计算机 Supercomputer R&D
➢ 建立协同研发的机制，集中优势力量，突破核心关键技术 ➢ 研制Eflops超级计算系统（1000 Pflops)
高性能计算应用 HPC applications Support
➢ 建立适应不同行业的国家高性能计算应用软件中心 ➢ 部署行业能力型重大应用软件系统的研发，构建能力型行业重
1997
日本地球模拟器 2002年，40Tflops
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超级计算机现状和发展规划
提高超级计算机性能的三驾马车
➢ 主频、指令级并行、并行度
并行度
➢ 足够宽（数万结点） ➢ 足够深（核间、异构、SIMD、指令级）
“三驾马车”中两驾无力，只有靠扩大并行度
– “Performance = Parallelism”，Bill Dally
The technology belongs to China, not U.S., it’s a pioneering work
-- 美国田纳西大学教授杰克•唐加拉 . Prof. Jack Dongarra, Tennessee University
大应用数值模拟软件平台 ➢ 部署容量型普适推广应用课题，部署于国家超算中心等，培育、
吸引和稳定一批自主应用软件系统的用户
高性能计算环境 HPC environment Construction
➢ 建立具有世界一流资源能力和服务水平的、支撑国家创新发展 的国家高性能计算环境
8/11/2020
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第二部分
38年性能提高了340000000倍 1993, 19Gflops
2007年，596Tflops
走鹃，2008年，
1千万亿次
Cray-1 1976 160Mflops
Cray-YMP 1988年，2.3Gflops
39年前第一台商用巨型机问世
8/11/2020
1983
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1992
IBM红色选择 1999年，3万亿次
8/11/2020
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超级计算机现状和发展规划
超级计算机是国家综合科技创新能力的基础支撑，全球各大国 家均大力发展超级计算机
中国近几年在大力发展超级计算机
8/11/2020
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天河超级计算机发展
Development history of Tianhe supercomputer
1978年，由小平批准，国防科大开始研制“银河-1” 从此，开始了中国研制超级计算机的艰难和辉煌的历程
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国际学术界的评价
三大技术创新
Three technical innovations
CPU+GPU异构融合体系结构
➢ CPU+GPU heterogeneous architecture
64位多核多线程自主飞腾1000
Remark from international academia
中国的“天河一号”采取 的CPU与GPU融合的结构， 代表了未来超级计算机的发 展趋势。随着计算机规模的 不断拓展，这种结构虽然不 是唯一的解决方法，但目前 看来是最好的。
8/11/2020
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超级计算机现状和发展规划
天河二号
2013年天河二号5.49万万亿2次013年，5.5万万亿次
TH-1A，2010年，
4.7PFlops
从1.6亿次到5.49万万亿次； CrayT3D
Cray T3E-1200 1998年1Tflops
IBM BlueGene/L 2005年，367Tflops
国家超级计算天津中心与天河一号
Introduction to NSCC-TJ & Tianhe-1A
8/11/2020
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9
NSCC-TJ
我国目前已投入运营的应用范围最广、 综合支撑能力最强的国家级超算中心
• 峰值4700万亿次的天河一号超级计算机； • 400台以上服务器的通用云计算系统； • 容量超过10PB的海量存储系统； • 多领域行业软件； • 完善的网络基础设施； • 完善的机房、供电、制冷等基础设施。
超级计算机现状和我国发展规划
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汇报内容 Outline
超级计算机现状和我国发展规划 国家超算天津中心及天河一号介绍 未来国家超算天津中心重点研发方向与资源
更新规划
8/11/2020
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第一部分
超级计算机现状和国内发展规划
HPC development strategy and situation
主要业务为高性能计算、云计算和大数 据服务，目前服务的政府、企业及科研 院所用户数已达600余家
.
NSCC-TJ
国家发改委“大数据技术与应用”国家地 方联合工程实验室 国家工信部工业云试点单位 国家科技部示范型国际合作基地 博士后科研工作站 与多家企业和研究机构建立的联合实验室
.
天河一号
计算机技术创新 广泛的应用成效
The architecture is not the only solution, but the best so far
CPU
-- 美国斯坦福大学计算机系主任比尔•戴利 Billy Dalห้องสมุดไป่ตู้y, Computer Science College, Stanford University
➢ 64 bits Multi-core and Multi-thread CPU