中國神威太湖之光位列HPC TOP500榜首，能說明中國計算機領先國際水平嗎？

01-22

針對問題做了一個延伸的話題：
中國超級計算機：跑得比全世界都快，但難掩應用尷尬
雖然同為超級計算機，但中國和國外的建造目的存在區別。
目前我國的超級計算機主要有銀河、天河、曙光、神威四個系列，除了軍用的「銀河V」和「神威Ⅱ」（在研）之外，主要應用方式都是租用。租用對象主要是高校、科研院所、商業企業等。
這意味著不管是「天河二號」，還是「神威·太湖之光」，建設者都不是使用者。

而以美國為例，超級計算機的建設方研發的目的都是自用。在榜單上排名第三、也是美國最快的Titan建設方是美國能源部，主要應用於美國能源部內部的核試驗模擬。
定位不同，建設方式自然就不同。國外超級計算機建設方一般是先有計算量需求，根據所需計算量設計系統，根據需求設計超級計算機的架構方式。中國是先進行建設，儘力提高建能，嘗試滿足更高的計算需求。
因此，「泰坦」與「紅杉」等國外超級計算機用途較為單一，基本只能適配某一方向的應用，但針對性、專業性更強。而國內超級計算機則更為開放，可以匹配不同使用者的需求。
問題是，如果沒法用起來，再高的計算能力只是一個讓人迷醉的數字，意義在哪？

新一期全球超級計算機500強榜單20日公布,使用中國自主晶元製造的「神威太湖之光」取代「天河二號」登上榜首,中國超算上榜總數首次超過美國,名列第一。
相對於天河2號採用Intel的至強PHI計算卡，本次刷榜的「神威太湖之光」從CPU到互聯網路、存儲列陣等關鍵組成部分全部實現了國產化。
本次完全自主研發的「神威太湖之光」毫無疑問實現了中國在高性能計算領域對美國的逆襲。

文︱瞭望智庫特約科技觀察員鐵流

超級科技！64年！中國終於逆襲美國成世界第一！一雪前恥！的頁面

在模仿中蹣跚學步

建國伊始，因軍事和科研上的需要，國家非常重視計算機技術研發。除了積極培養本土人才，並送尖子赴蘇聯進修外，還積極吸引海外留學歸國人才——這當中有曾在蘇聯進修的張效祥教授，有在英國愛丁堡大學攻讀博士後的夏培肅院士，有在哥本哈根任無線電廠發展工程師的吳幾康院長，還有非常「土鱉」的張梓昌高級工程師......他們成為建國初期仿製蘇聯計算機、自主設計計算機的棟樑。

1952年，國家就成立電子計算機科研小組，由數學研究所所長華羅庚負責。計算機小組提出了一台串列的電子管計算機的輪廓設想，性能參數與EDVAC、EDSAC計算機相當。

就在這個時期，夏培肅院士完成了第一個電子計算器和控制器的設計工作，並編寫了中國第一本電子計算機原理講義。在院校開設了計算機設計、程序設計和計算機方法專業訓練班，並送技術尖子赴蘇聯進修。

1956年，國家制定了發展我國科學的12年遠景規劃，把開創我國的計算技術事業等項目列為四大緊急措施之一，中國科學院成立了計算技術研究所籌備委員會，將人才集中到該研究所，並依靠從蘇聯獲得的技術圖紙和蘇聯在156工程中援建的電子管工廠設計、生產自己的計算機。

1958年，原七機部高級工程師張梓昌對蘇聯提供的M-3機設計圖紙進行局部修改後，成功研製出103計算機，運算速度達每秒3000次，該計算機共生產36台。

1959年，張效祥教授以蘇聯還在研製中的БЭСМ-II計算機為模板，成功研製104計算機，該機共生產7台，每秒運行1萬次，在原子彈的研製過程中發揮了重要作用。

103計算機和104計算機的誕生，使中國計算機完成了從無到有的跨越。而且因為是仿製蘇聯的先進計算機，在技術起點上比較高——103計算機和104計算機在技術水平上僅次於美蘇。

1960年，夏培肅院士帶隊設計的107計算機研製成功，並被安裝在北京玉泉路中國科學技術大學。

107計算機是一台小型的串聯通用電子管數字計算機，是新中國第一台自主設計的計算機，標誌著中國的計算機從模仿到自主設計的跨越！

中科大以107計算機為基礎，編寫了《計算機原理》和《程序設計講義》，作為該校計算機專業、力學系、自動化系、地球物理系的教材。107計算機除了為教學服務外，還服務於潮汐預報、彈道計算、核物理、力學、微波等領域。

技術封鎖下自強不息

因長波電台、聯合艦隊、中蘇論戰等事件的影響，中蘇關係迅速惡化，《中蘇友好同盟互助條約》名存實亡，赫魯曉夫撤走了全部在華蘇聯專家，而在珍寶島、鐵列克提事件後，中蘇幾乎到了戰爭邊緣，在60年代至80年代初，中國已很難得到蘇聯技術支援。

與此同時，西方對中國進行嚴格的技術封鎖。在美蘇的技術封鎖下，中國只能走自主設計、自主生產的發展路線，正如毛澤東同志所說「封鎖吧，封鎖他十年八年，中國的問題就解決了」。

晶體管製造對60年代初的中國而言難度不可謂不大，西方和蘇聯都認為中國根本不可能掌握該項技術。為解決晶體管製造難題，中國人民解放軍軍事工程學院四系四○四教研室康鵬臨危受命，成功研發「隔離-阻塞振蕩器」（後被命名為康鵬電路），解決了晶體管的穩定性問題，使中國比美國晚近8年進入晶體管時代。「康鵬電路」問世後，中國開始量產晶體管。

在解決晶體管製造難題後，哈軍工（慈雲桂主持設計）於1964年成功研製出新中國第一台全晶體管計算機441B-I，相對於美國於第一台全晶體管計算機RCA501晚了6年。

441B系列計算機是我國第一台具有分時操作系統和彙編語言、FORTRAN語言及標準程序庫的計算機。

在天津電子儀器廠共生產了100餘台，主要用于軍工、科研、氣象、油田勘探等，該機最大特點就是高可靠性和高可維性——1966年，北京舉辦計算機展覽，恰逢邢台大地震，441B計算機是唯一不受地震影響，穩定運行的計算機。該系列機型平均使用15年以上。

1964年，吳幾康成功研製119計算機，該計算機運算能力為每秒5萬次，運算能力略強於美國於1958年製造的IBM 709計算機，後者的運算能力為每秒4.2萬次。1965年，109計算機研製成功，該機由2萬多支晶體管，3萬多支二極體組成，穩定運行15年。109和119計算機在我國研製氫彈的歷程中立下汗馬功勞，被譽為研製氫彈「功勛機」。

1965年，中國自主研製的第一塊集成電路在上海誕生，中國只比美國晚了5年進入集成電路時代。1972年，自主研製的大規模集成電路在四川永川半導體研究所誕生，實現了從中小集成電路發展到大規模集成電路的跨越。

從中小規模集成電路發展到中大規模集成電路，美國用了8年時間（1960年到1968年），而我們的前輩，在被美蘇同時封鎖扼殺之時，只用了7年就完成了跨越（從1965年到1972年），他們的奉獻和犧牲值得後輩銘記！

在72年尼克松訪華之後，中國和西方原本劍拔弩張的關係有所緩解，中國通過特殊渠道少量購買單機設備，並將其消化吸收後，大量仿製，推陳出新，搭建了自己的生產線。

此後，國產計算機更是進入大批量生產時代——批量生產的計算機有161型「南華」牌台式計算機、LX--121型銀行利息機、130系列、150系列、180系列計算機。其中，130系列計算機產量最大，總產量近千台。

這批計算機也告別過去僅限于軍工科研使用，使用範圍擴大到政府機關、銀行的數據採集和數據處理，工業控制，信息和事物處理等方面。

在這個時期，雖然西方技術突飛猛進，但中國在局部領域也追平西方，比如上海無線電十四廠於1975年成功開發出的1024位移位存儲器，就基本達到國外同期水平；1979年研製的HDS—9計算機每秒運算500萬次，是美國1972年的IBM 370-168計算機運算能力的兩倍；中科院上海冶金所還獨立發展了製造集成電路所需要的離子注入機，並出口到日本......

截至70年代末，中國科研人員和產業工人發揚自力更生、自強不息的精神，建成了中國自己的半導體工業，掌握了從單晶製備、設備製造、集成電路製造的全過程技術。

市場換技術下的悲劇

在80年代奉行「造不如買、買不如租」、「市場換技術」等政策後，中國半導體產業技術研發進入低谷期，技術人才要麼流失到國外，要麼去大學教書，有的甚至被調去看守機房。

在這段時間裡，自主技術被貶低，而洋技術被美化——很多非常有前途的科研項目被否決；不少科研項目更是在「外國專家」的「悉心指導」下被引上了歧路；甚至出現了中國企業使用自己研發的技術依舊要給外商繳納專利費的現象。

而自主研發CPU也被進口CPU取代，比如1983年，浪潮開始採用進口Intel8088晶元，而非國產晶元組裝0520微機，在80年代至90年代初研製的長城286、長城386、長城486、2780機、太極2220、銀河超級小型機、HN2730超級小型機等計算機均採用國外晶元。

中國第四代計算機中的巨型機代表機型——「銀河1」巨型計算機耗資1億元人民幣，但因大量購買國外硬體，未能對中國的半導體產業進步起到多大積極作用。

在「造不如買、買不如租」理論的指導下，至80年代末，中國憑自己的技術已經很難生產出一台計算機了。到90年代初，以聯想為代表的中國計算機企業紛紛轉向「貿工技」路線，只從事低附加值的微機組裝，無力也無心從事晶元研發，國內晶元市場徹底落入外資掌控。

玻璃房子的恥辱

在中國喪失獨立自主研發製造計算機的能力後，美國政府嚴格限制對中國出口高性能計算機。當時，高性能計算機的應用涉及的基本是堪稱國家「命脈」的領域，如國防軍工、油氣勘探、水電利用等。

由於中國當時還沒有自主研發的高性能計算機，所需要的計算機只能依靠進口，價格昂貴，維修管理困難。在1994年，中國進口計算機就花掉近20億美元，維護費用動輒千萬。

有專家表示，原石油工業部物探局曾花費巨資購買了一台國外的大型機，在後期集成與維護的費用上對方公司竟開出百億以上的天價。

不僅如此，對方還提出了一個讓中國IT人銘記了十幾年的屈辱條件——在設備使用過程中，為防止機器核心技術外泄，設備機房採用全透明的玻璃牆壁，中國使用人員的一舉一動都在外國人的時刻監控下，甚至連高性能計算機的啟動密碼和機房鑰匙都要由外國人控制！

於是在中國的土地上，有了「中國人不得入內」的玻璃房子——在將列強趕走幾十年後，中國的土地「中國人不得入內」又以這種形式重新上演了。

為了徹底拆除「玻璃房子」，研發出完全擁有自主知識產權的國產高性能計算機，以曙光公司為代表的中國民族IT產業走上了一條異常艱苦的自主突圍之路。

90年代初，為了徹底打破國外對高性能計算機的壟斷，國家派出一支年輕精幹的科研小分隊，遠赴美國矽谷去進行曙光一號的研究。當時的科學計算所所長李國傑在黑板上寫下了「人生能有幾回搏」七個大字，斬釘截鐵的對幾個年輕人說：「派你們去，就相信你們一定能把機器給造出來！」在每天工作十五、六個小時，長達11個月的封閉式研究後，科研小分隊成功設計出曙光一號核心部分。

在曙光一號的研發過程中，一些國外公司和國內買辦對曙光一號研究小組的領頭人李國傑院士說，「把錢給我，我給你造出來不就完了」。但李國傑院士堅持認為，高性能計算的核心技術必須掌握在中國人手中，這是一絲一毫都不能讓步的，不僅要做整機研製，包括存儲器在內的配件都要自己做。

1993年，中國一台高性能計算機曙光一號並行機終於研製成功。曙光一號的戰略效應可以說是立竿見影：就在這台高性能計算機誕生的第三天，美國便宣布解除10億次計算機對中國的禁運！成功打破了國外IT巨頭對我國信息技術的壟斷，推動信息產業走上了自主發展的道路。

中國超算逆襲

在堅定了自主發展超算的決心，並將決心付諸於實踐後，中國超算捷報頻傳：

1995年，在只有十餘名研究員及500萬元經費的情況下，中國成功研發出曙光1000大規模並行計算機。

曙光1000在整體技術上居中國之首，並達到了20世紀90年代前期的國際先進水平，其運行速度的峰值達到了每秒25億次，在當時我國大規模科學工程計算中發揮了重大作用。曙光1000也榮獲了1996年中國科學院科技進步特等獎和1997年國家科學技術進步一等獎。

1998年，曙光2000問世，總體水平達到了90年代同期國際先進水平，有些方面如機群操作系統、集成化並行編程環境和伺服器聚集軟體等已處於國際領先水平。

2001年，曙光3000誕生，標誌著我國超算產品正在走向成熟，能兼顧大規模科學計算、事物處理和網路信息服務，已然是國民經濟信息化建設的重大裝備。

2004年，曙光公司研發出4000A，成為國內首台每秒運算超過10萬億次的超級計算機，並代表中國首次進入全球超級計算機TOP 500排行榜，位列第十位。

2008年，曙光5000降生，曙光5000的系統峰值運算速度達到每秒230萬億次浮點運算，使中國成為繼美國之後第二個能製造和應用超百萬億次商用高性能計算機的國家，也表明我國生產、應用、維護高性能計算機的能力達到世界先進水平。

2009年，作為第一台國產千萬億次超級計算機的天河一號在湖南長沙亮相。天河一號超級計算機性能為每秒1206萬億次的峰值速度，Linpack實測性能為每秒563.1萬億次，強勁的性能使天河一號位列中國超級計算機前100強之首，也使中國成為繼美國之後世界上第二個能夠自主研製千萬億次超級計算機的國家。2010年，國防科大對天河1號進行了升級，天河1A的實測運算能力從天河1號的每秒563.1萬億次，提升至2507萬億次，成為當時世界上最快的超級計算機。

2010年，曙光6000問世，曙光6000以實測每秒達1271萬億次的Linpack峰值速度，在2010年第35屆全球超級計算機500強排名中名列第二。

2012年，神威藍光超級計算機投入使用。該超算使用了8704片申威1600，搭載神威睿思操作系統，雖然超算絕對性能並不高，但卻是中國在「市場換技術」之後，首次實現了超算CPU和操作系統的全部國產化。神威藍光超算峰值計算性能為每秒一千萬億次，持續性能為每秒796萬億次，性能功耗比超過741MFlops/W(百萬次浮點運算/秒?瓦)，LINPACK效率為74%。

2013年，國防科大成功研製出天河2號，其高達55PFlops的性能使其傲視群雄，六度蟬聯TOP500排行榜首位。雖然在計算節點上使用的是美國Intel的CPU，但天河2號也使用了4096片飛騰1500，用於高速互聯網路系統。

一直以來，別有用心之徒以天河2號使用美國CPU為由認為其不具備技術含量，其實超算系統可以分為軟體系統和硬體系統兩部分。

超級計算機硬體系統主要由高速運算系統、高速互連通信網路系統、存儲系統(I/O 管理結點和 I/O 存儲結點)、維護監控系統、電源系統、冷卻系統和結構組裝設計等部分組成。

CPU僅僅是其中的一部分，並不是超算硬體系統的全部，某些人以天河2號使用美國CPU為由認為其不具備技術含量的說法是荒謬而可笑的。事實上，同樣使用E5和至強PHI計算卡的美國超算Stampede，不僅運算能力僅為天河2號的五分之一左右，整機效率也比天河2號更低，只有60.7%。

如果說天河2號、曙光6000、天河1號等超算使用了國外CPU是白璧微瑕，那麼，本次發布的新超算「神威太湖之光」則實現了CPU、操作系統、高速互聯網路等核心軟硬體的全面國產化——其CPU申威26010由260個核心構成，雙精浮點峰值高達3TFlops，完全追平了Intel最好的超算晶元。

得益於申威26010強勁的性能和良好的體系結構設計，新超算「神威太湖之光」的雙精浮點峰值高達100PFlops。相較於美國於今年完成升級的Stampede 2，新超算在絕對性能上是Stampede 2的近6倍。

這不僅徹底扭轉中國在超算領域技術和信息安全上受制於人的局面，還在技術上實現了對西方國家的逆襲。

題主的這個問題是轉載的，原文在這裡：

中國超級計算機：跑得比全世界都快，還是掩不住應用尷尬

中國超級計算機:跑得比全世界都快,但難掩應用尷尬

不清楚哪個是原創，然後就針對整個全文分析。

一句話來評價這篇文章：在超算這件事上搞雙重標準。

去年6月，廣州超算中心主任袁學鋒透露，廣州超算中心利用率為60%。用戶佔比上，83% 是政府機關、高校、科研院所，企業用戶只有 17%。

一看60%的數字，肯定有人跳出來說：太浪費了，這是浪費納稅人的錢！ （納稅人表示很無辜）

原文里提到的泰坦，我找到了一些關於它的使用信息（數據不太新，但也可以參考了）：

http://www.nextplatform.com/2015/08/11/lessons-learned-on-the-largest-gpu-supercomputer/

CPU的使用率確實不低，但GPU的使用率始終在50%附近徘徊。也就是說，整體上，排名第三的泰坦使用率也不過80%左右，CPU使用的更多，GPU使用的更少。

再看天河2，雖然天河2的使用率只有60%，但天河2的計算能力是泰坦的兩倍左右，換句話說，把天河2上現有所有的計算任務拿到排名第三的泰坦上去跑，泰坦的計算資源也不夠用……

因為目前超算排名前十的計算機里，之前只有天河2是中國的，如果沒有天河2的話，天河1的計算能力只有天河2的十分之一，國內這麼大的計算需求根本無法得到滿足。所以建設超算是非常必要的，國內超算的需求很大。

至於原文的後面，作者更是有點精分：

「天河二號」年耗電量達到 2 億度，每天耗費電費 10 萬元。另外，為了應對機櫃因為高負荷產生的高溫，廣州超級計算機中心專門為「天河二號」建設了冷水廠，不間斷運送 8 攝氏度的水進入超算中心的「水冷」系統。

然後呢，又說：

目前我國的超級計算機主要有銀河、天河、曙光、神威四個系列，除了軍用的「銀河 V」和「神威 Ⅱ」（在研）之外，主要應用方式都是租用。租用對象主要是高校、科研院所、商業企業等。
而美國超級計算機的建設方一般都是使用方。在榜單上排名第三、也是美國最快的 Titan 建設方是美國能源部，主要應用於美國能源部內部的核試驗模擬。

好了，作者說超算高耗能，那好，咱們來搞市場化，把讓普通人用上高效的計算資源。結果呢，作者又說別人家的都是專用的，你也應該專用才對！

這不是精分是什麼？這不是雙重標準是什麼？

當年搞天河1、2的時候，有人跳出來說硬體都不是國產的；

現在搞出神威，硬體全部國產化（包括CPU），有人跳出來說你使用率太低；

噴子的眼裡除了他自己，就沒有對的東西。

---------------------

最後，我再補充一些材料：

天河2雖然號稱喂不飽，實際上很多軍方的項目沒辦法在它上面跑，因為軍方有更高的保密需求和資源的獨佔需求，所以才有太湖之光這種專門給軍方使用的超算。

商用超算的市場化的需要面臨問題是：很多計算需求都需要申請，而如果申請的計算資源太多，空閑的資源太少，那麼申請可能會失敗，如果想要獨佔大部分資源更是不可能，如何最優的分配計算資源是一個難點（跟演算法上的背包問題類似）。雖然天河2很強，但未必能滿足計算需求大戶的胃口。所以，這也是為什麼要繼續做天河3的原因，計算資源缺口還很大，真要比人均，我們還落後很多很多。

數據來源：http://www.top500.org/list/2016/06/

註：本人外行，不是專門搞超算的，有些東西可能說的不太明白，還請見諒。

在2015年以前。。超算只有兩個國家，美國和其他國家。。

現在超算有三個國家，中國，美國和其他國家。

之前美國一家的超算運算能力，是其他國家的總和。。

現在是中國佔三分之一，美國三分之一，其他國家三分之一。。

意義深遠。。

你自己把自己的問題轉移了。談計算機就談計算機，扯什麼應用？

僅就排名的數量和質量上，中國毋庸置疑是領先的，至於應用就是另一回事了。

還有，計算機和計算機科學不是一回事，也不要混淆了。

TOP500中國167 美國165其他168，你說算不算領先

HPC，那樣東西是中國的

1. GPU

2. CPU or PHI

3. IB網路

4. 萬兆（華為）

5. Lustre

6. 函數庫（基本上都是美國人的）

HPC這東西美國人想做多多大就多大，現在用HPC的都是什麼人？

基因工程的人，靶向醫學，精準醫學比較多

流體力學的，

我們不應該關注我們的浮點數有多少萬億億次，而是需要關注我們為什麼需要用HPC，

在現有的技術產業範疇內，我們永遠也無法追趕上美國。除非美國快速完蛋

CPU、GPU、硬體架構、操作系統等和計算相關的一些技術，無論哪一項有國內自主研發的，排前20也可以的。

這怎麼還出了個噴子。。

只能說不是壞事是不是好事不好說

因為

以前是先有各種計算需求然後發展相關技術進而商用共同等，最後有了t500 ，然後大家比一比有個參考，算是個樂子.

後來行業發展大了，排名也有名了，技術壁壘也變的更低了，包括ibm等支持開源的大公司資助了更多的開源項目，從而惠及了廣大社區

然後我們來了直接沖著排名來了，因為.... 確實有錢買得起機器基礎軟體反正不要錢，當然前提也是我們確實進步了

但是

至於上層軟體使用效率，社區回饋，維護成本共享運營，都不是我們最關心的

所以

人家是基於商業考量更多，我們是政治考量，各取所需.

呵呵，龍芯呢？怎麼又出來個」申威 26010「，是不是又是搞的把別人的晶元打上自己的標呢？世界第一又能怎樣，還預報氣候呢？真不嫌丟人啊，天氣預報30%的準確率都不到，還有這玩意強烈懷疑就是他媽做出了裝逼的，沒有一次投入真正為民莫福利上，而是既得利益集團為了提高所謂的「民族主義」而放的愚民糖衣炮彈。