光明日報：傾聽超級計算機領跑的“芯”跳

“非常開心，為中國科技工作者感到驕傲。”談到擁有“中國芯”的超級計算機“神威·太湖之光”時，國家863計劃“高效能計算機及應用服務環境”重大項目總體組組長錢德沛向記者表示。但他同時感到任重道遠，“現在國際競爭激烈，我們一點也不能松懈，要從頭開始。”

保持“芯”跳

中國超級計算機的“開頭”可謂艱難。據了解，30年前，我國曾從美國購買了一臺超級計算機，美國人用不透明的玻璃把這臺機器裹得嚴嚴實實，中國技術人員只有得到授權才能進去，而且必須在美國人的監視下運行程序。

1983年，我國成功研制“銀河一號”超級計算機，運行速度達到每秒1億次。此后不斷改進的銀河系列超級計算機在天氣預報等方面得到了有效的應用。不過，在錢德沛看來，我國超級計算機的起點仍比較低。“處理器等核心器件用的都是國外的。”這位此后見證了我國曙光、聯想、浪潮、天河、神威等超級計算機研制的863計劃專家說。

連續六次獲得世界超算500強排名第一的“天河二號”，用的主處理器芯片還是國外的。“對于微電子和集成電路研究者來講，心里邊也不是個滋味。”華中科技大學武漢微電子學院副院長繆向水說。

2000年以后，我國開始重視國產處理器的研究。上海高性能集成電路設計中心的“申威”、中科院計算所的“龍芯”、國防科技大學的“飛騰”等國產處理器先后起步。在863計劃和“核高基”重大專項支持下，國產處理器很快實現了從單核、多核到眾核的發展。

2011年，用“申威1600”芯片實現的“神威藍光”超級計算機問世，這是我國第一臺全部采用國產處理器構建的超級計算機。5年后，攜帶“申威26010”芯片的“神威·太湖之光”超級計算機，超越我們自己的“天河二號”獲得全球第一名。

世界上超級計算機的芯片大都被英特爾、AMD和IBM三家公司壟斷，我國如何實現從“跟跑”到“并跑”和“領跑”，錢德沛的答案只有四個字：堅持不懈。

勿忘初衷

盡管國產化的“神威·太湖之光”走在了世界的前列，但錢德沛仍然感覺任重道遠。“例如‘神威·太湖之光’在訪存性能方面還有發展空間。”他告訴記者，“芯”跳要快，須不忘初衷地持續進步。

繆向水也感到有喜有憂。“即使在我們剛剛追上的超級計算機領域，我們未來也可能再次處于落后的境地。”他說，包括神威在內的現有計算機處理系統，數據存儲和計算是分離的。由于處理器本身無法儲存數據，每做一次計算之前，必須從存儲器取一次初始值，算完之后把計算值再存至存儲器，需要在存儲器和處理器之間頻繁地交換數據，使計算機系統面臨馮·諾依曼瓶頸和訪存墻問題。

他指出，下一代計算機系統將實現存儲和計算融為一體。美國IBM、惠普等都在研究存儲和計算融合的全新計算機系統，IBM2014年還開發出了存儲和計算融合的類腦神經形態芯片。“我國也應該盡早布局，不能再次落在后面。”繆向水說。

競爭對手不會留給我們太多時間。在完全國產化的“神威·太湖之光”勇奪世界第一時，他再次呼吁，拓展我國超級計算機應用的廣度和深度；開發高性能計算的系統軟件、工具軟件和應用軟件，形成國產處理器系統的生態環境；發展基于互聯網的國家高性能計算環境，讓計算能力隨時隨地可用，為我國的可持續發展服務。