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第32章 中国近现代科技史(15)

继“银河仿真一上”、“银河仿真—II”和超级小型仿真机系统之后,国防科技大学又研制成功了“银河”高性能分布仿真计算机系统。其最大特点是,在国内首次采用了国际高级仿真结构标准,自行设计了达到国际先进水平的软、硬件仿真系统,完成了从单系统仿真到多系统仿真的技术跨越。它不仅能进行诸如火箭发射等单系统仿真,而且可以开展同一时空、多个运动系统相互制约情况下的复杂系统仿真。因此,该系统在航空、航天、电力和交通运输等许多领域,有着极为广泛的应用前景。

“银河”系列仿真计算机的研制成功,表明我国已经进入世界研制全数字仿真机的行列。

“神威”高性能计算机

“神威I”计算机由国家并行计算机工程技术研究中心牵头于1999年9月研制成功并投入运行。2000年7月26日面向社会开放使用,2001年在上海超级计算中心顺利通过验收。“神威I”电脑的研制成功,大大提高了我国电脑的计算水平,使我国成为继美国、日本之后,世界上第三个具备研制高性能电脑能力的国家。

“神威”是一种可缩放大规模并行计算机系统,其峰值运算速度可高达每秒3840亿浮点结果,位居当时全世界已投入商业运行的前500位高性能计算机的第48位。其系统主要由主机系统、前端系统、磁盘阵列系统和软件系统组成,并配备了大容量主存和磁盘阵列、与工业标准兼容的分布式并行操作系统、多种并行程序开发及支持环境、科学计算软件库、数据库系统和可视化系统等。“神威广主机使用的是流行的UNIX系统,自行研制的并行UNIX操作系统与标准的UNIX操作系统目标级兼容。系统配有多种并行语言和并行支撑环境,其中包括高性能FOran、OpenMP、并C.PVM、MPI和PJAVA等,兼容Fortran语言和C语言。集国际上众家之长的可视化并行编程环境,可以帮助程序员进行程序开发和调试。系统中的科学计算可视化工具可以实时地将计算出的数据转换成图形图像显示出来。另外用户还可以在Intranet/Internet上使用神威主机。“神威I”计算机系统用户界面友善,提供完善的系统性能检测、并行调试工具和并行程序自动生成工具。

目前,“神威I”计算机系统主要应用于气象气候、航空航天、信息安全、石油勘探。生命科学等领域。在“神威I”运行10个月的时间里,完成了28项科研课题,取得了丰硕的应用成果,在国民经济建设中发挥着积极作用。中国气象局开发出集合数值天气预报系统,“神威I”电脑在8小时内完成32个样本、10天全球预报,填补了国内空白。中科院生物所开发人类基因克隆系统,运用“神威”电脑完成了人类心脏基因克隆运算,取得了国内独有、达到国际先进水平的成果。中科院软件所开发的油藏数值模拟系统对13年开采数据的计算时间仅4小时37分钟,提高了油藏技术人员工作效率。中石化公司开发地震成像系统时,过去花了10年时间没有计算完的数据,“神威上”电脑只用了8小时就计算完成。

“曙光”系列多处理机服务器

超高性能的大规模并行机是一个国家综合国力的代表,在石油、机械、医药、新材料开发等领域有着极其重要的作用。由国家智能计算机研究开发中心研制开发的曙光系列大规模并行计算机系统,不仅打破了国外产品在我国市场上一统天下的局面,而且使我国大规模并行机技术达到世界先进水平。

曙光1号:1993年10月,我国第一台SMP结构计算机——“曙光1号”的研制成功标志着我国已掌握了设计制造支持多线程机制的对称式紧耦合并行机的世界先进水平,缩短了我国在并行处理技术上与国外的差距。

曙光1000:1995年5月研制完成,是国内独立研制的第一套大规模并行机系统,其运算速度的峰值达到每秒25亿次,整体达到了20世纪90年代前期的国际先进水平,部分技术如蛀洞通信芯片设计和并行优化编译等已达到国际领先水平。

曙光2000—I:1998年,“曙光2000—I”超级服务器研制成功并通过国家鉴定。它的峰值运算速度为每秒200亿次浮点运算,支持主流操作系统和并行编程环境,具有单一映像特征,面向科学工程计算;此项目研制的虽是高端产品,但它具有向上向下的可扩展性,因此有希望发展成为一个高性能的计算机产品系列。“曙光2000—I”满足了国内对MPP系统的部分需求,进而推动了我国大规模科学工程计算机及大规模事务处理的开展。

曙光2000—II:“曙光2000—II”超级服务器在关键技术和产品化方面取得了重大突破,达到了90年代末期国际同类产品的先进水平,在机群操作系统等方面已进入国际领先行列。“曙光2000—II”的峰值浮点运算速度为每秒1100亿次,它具有丰富而完善的软件系统。我国自行研制了功能强大的机群操作系统,配有多种流行的高级程序语言、主流并行编程环境和工具。

曙光3000:该系统峰值浮点运算速度为每秒4032亿次,内存总量为168GB,磁盘总容量为3.63TB。它具有先进的体系结构,丰富而完善的软件系统和一大批行业应用软件。它在整体上达到了当前国际先进水平,部分技术如机群操作系统和并行编程环境等达到国际领先水平。它的实际性能高,数学计算中能达到70%以上的运行效率。使用“曙光3000”的1/16设备,每天可实现80亿次的页面点击,1/32设备每天可收发7000万封电子邮件,1/64设备每天可处理800多万次事务;用1/2的设备,预报48小时的精确天气只需1小时38分钟,用1/4设备,预报1个月的气候仅用15分钟;用1/16设备做某油田291口井135年的油藏模拟只需17小时,在国内所有的计算机包括进口计算机中第一次达到实用水平。

曙光4000A:2004年6月29日,“曙光4000A”研制成功并通过国家鉴定,“曙光4000A”实现了对每秒10万亿次运算速度的技术和应用的双跨越,成为国内计算能力最强的商品化超级计算机。“曙光4000A”在全球第一个推出了具有自主知识产权的高密度主板和4CPU的64位Optemn机架服务器。“曙光4000A”已成功运行了天气预报,石油地震资料处理,核能开发利用,计算流体力学,基因与蛋白分析和材料科学等领域的30多项应用,表现出强大的科学计算、事务处理和信息服务能力。“曙光4000A在体积、功耗、使用效能以及成本等方面优于美、日生产的高性能计算机。在2004年6月22日公布的全球高性能计算机TOPS00排行榜上,“曙光4000A”以每秒80610亿次linpack计算值位列全球第10,这是中国超级计算机得到国际同行认可的最好成绩,也标志着中国已经成为继美、日之后第三个跨越了10万亿次计算机研发、应用的国家。“曙光4000A”作为全球前10位的超级计算机,其研究成果实现了多项全球第一,这是中国计算技术领域的一大创举。

中国芯

中国芯是在中国大陆范围内,具有自主知识产权、以国内IC生产工艺制造出来的通用计算机CPU芯片。广义的中国芯不但指计算机的CPU,还包括嵌入式CPU芯片、通信产品核心芯片。家电产品核心芯片以及科研、国防、军工产品中所要大量用到的DSP、FPGA等诸多关键核心芯片,几乎涉及了整个民族IT产业的所有相关领域。

1999年12月北京大学微处理器研究开发中心研制成功了国内第一套支持微处理器正向设计的开发平台并研制成功了16位微处理器原型系统,从此“中国芯”3个字便开始广为流传。而中国的芯片业也开始以坚实的脚步迅速向前迈进,短短的5年间我国在嵌入式CPU芯片和通用计算机CPU芯片的研究上取得了举世瞩目的成就。

“星光系列”:2001年3月,北京中星微电子有限公司自主研发的芯片“星光一号”问世。这是中国第一块具有自主知识产权的超大规模数码影像专用芯片,成为第一个打进国际市场的中国芯片。2002年9月,“星光二号”问世。这是全球第一个音频、视频同体的图像处理芯片,成了中国第一枚具有世界领先水平的发声图像处理芯片。韩国的三星、美国的Creative等厂商的最新摄像头产品都采用了这种芯片。随后,中国第一块具有CPU驱动的图像处理芯片“星光三号”,以及中国第一块移动多媒体芯片“星光四号”相继问世。“星光四号”更是成功登陆美国市场,在全球第一大CDMA移动通信运营商Sprint的新一代PCSVi—sion多媒体彩信系统上大批量应用。2003年10月,“星光五号”一问世,即被国际知名品牌惠普、创新科技、三星、富士通、联想等广泛应用,占据了世界同类芯片绝对领先的市场份额。

“汉芯系列”:2003年2月,上海交通大学芯片与系统研究中心开发出“汉芯—号”DSP芯片,这是中国内地首个完全具有自主知识产权的高性能产品,在技术上已经达到了国际同类产品的先进水平。2004年初,“汉芯二号”、“汉芯三号”相继在上海交大诞生。“汉芯二号”是我国首枚以IP专利授权的方式进入国际市场的“中国芯”,“汉芯三号”则以高速度、低功耗达到了国际高端DSP设计水平。IBM将在其系统整机方案中采用该芯片。

“方舟系列”:方舟科技公司2002年7月研制成功的“方舟一号”是我国首枚具有自主知识产权的32位实用化微处理器芯片,是我国微电子与计算机领域的重大突破。随后面世的“方舟二号”,其主要指标均已达到国际最先进的嵌入式微处理器产品的水平。如果说“方舟一号”的诞生使中国信息产业告别了无“芯”的时代,那么“方舟二号”的诞生和产业化则意味着中国真正进入了有“芯”时代。

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