【文/觀察者網(wǎng) 尹哲】緊接著“天河三號(hào)”而來的，是神威E級(jí)超算。

“E級(jí)超算”（Exascale）是指百億億次超級(jí)計(jì)算機(jī)，被公認(rèn)為“超算界下一頂皇冠”。據(jù)新華社報(bào)道，5日，神威E級(jí)超算原型機(jī)在國(guó)家超級(jí)計(jì)算濟(jì)南中心完成部署，并正式啟用。這距離“天河三號(hào)”E級(jí)原型機(jī)在國(guó)家超級(jí)計(jì)算天津中心通過項(xiàng)目課題驗(yàn)收剛剛過去兩周。

觀察者網(wǎng)注意到，出于投入巨大、分?jǐn)傦L(fēng)險(xiǎn)的考慮，我國(guó)E級(jí)計(jì)算機(jī)研制計(jì)劃第一期主要為“關(guān)鍵技術(shù)”研究，并安排了三個(gè)E級(jí)原型樣機(jī)的研制。第二期將具體研制E級(jí)計(jì)算機(jī)。

除“天河三號(hào)”、神威E級(jí)之外，中國(guó)三大“超算軍團(tuán)”里還有中科曙光。

從披露的進(jìn)度看，前兩臺(tái)均計(jì)劃在2020年完成研制部署，將先于美日等國(guó)跨越百億億次量級(jí)臺(tái)階。

8月5日，在國(guó)家超級(jí)計(jì)算濟(jì)南中心，工作人員在查看神威E級(jí)原型系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)情況。新華社記者 郭緒雷 攝

“能夠上路的概念車”

新華社報(bào)道稱，神威E級(jí)超算原型機(jī)由國(guó)家并行計(jì)算機(jī)工程技術(shù)研究中心聯(lián)合國(guó)家超級(jí)計(jì)算濟(jì)南中心等團(tuán)隊(duì)，經(jīng)過兩年多的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)與突破，最終成功研制并部署投用。

該原型機(jī)硬件、軟件和應(yīng)用三大系統(tǒng)中，處理器、網(wǎng)絡(luò)芯片組、存儲(chǔ)和管理系統(tǒng)等核心器件全部為國(guó)產(chǎn)化。

其中，系統(tǒng)軟件由完全自主研發(fā)的神威睿思操作系統(tǒng)、神威睿智編譯器等構(gòu)建；運(yùn)算系統(tǒng)全部采用“神威26010+”眾核處理器，高速互連網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)全部采用申威網(wǎng)絡(luò)交換芯片、申威消息處理芯片，這些關(guān)鍵部件均具備完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)；存儲(chǔ)和管理系統(tǒng)由申威多核處理器構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)對(duì)該領(lǐng)域產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)化替代。

8月5日，在國(guó)家超級(jí)計(jì)算濟(jì)南中心，工作人員在巡視存儲(chǔ)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況。新華社記者 郭緒雷 攝

“神威E級(jí)超算原型機(jī)，就好比是一臺(tái)能夠上路的概念車。”山東省計(jì)算中心（國(guó)家超級(jí)計(jì)算濟(jì)南中心）主任楊美紅表示，原型機(jī)的成功研制，對(duì)E級(jí)計(jì)算機(jī)研制方案和技術(shù)路線進(jìn)行了全面系統(tǒng)驗(yàn)證，為E級(jí)計(jì)算機(jī)的研制成功鋪平了道路。

另外，《齊魯晚報(bào)》引述國(guó)家超級(jí)計(jì)算濟(jì)南中心副主任潘景山的話說，神威E級(jí)計(jì)算機(jī)預(yù)計(jì)于2020年完成研制部署，將率先跨越百億億次量級(jí)臺(tái)階。

8月5日，在國(guó)家超級(jí)計(jì)算濟(jì)南中心，工作人員在查看存儲(chǔ)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況。新華社記者 郭緒雷 攝

國(guó)家超級(jí)計(jì)算濟(jì)南中心已部署有“神威·藍(lán)光”超算系統(tǒng)。

作為我國(guó)首臺(tái)全部采用國(guó)產(chǎn)CPU和系統(tǒng)軟件構(gòu)建的千萬(wàn)億次計(jì)算機(jī)，“神威·藍(lán)光”已運(yùn)行7年。

數(shù)據(jù)上，神威E級(jí)超算原型機(jī)的運(yùn)算能力已達(dá)到“神威·藍(lán)光”的三倍，體積僅為后者的九分之一，能耗同比下降75％。

截至目前，神威E級(jí)超算原型機(jī)已完成包括全球氣候變化、海洋數(shù)值模擬、生物醫(yī)藥仿真、大數(shù)據(jù)處理和類腦智能等12個(gè)領(lǐng)域的35項(xiàng)重大計(jì)算任務(wù)，未來應(yīng)用前景非常廣闊。

打破美方禁運(yùn)

“天河”系列超算一直由國(guó)防科技大學(xué)（下稱：國(guó)防科大）牽頭研制。

觀察者網(wǎng)此前報(bào)道，運(yùn)算速度預(yù)計(jì)可達(dá)“天河二號(hào)”10倍以上的“天河三號(hào)E級(jí)原型機(jī)系統(tǒng)”已在國(guó)家超級(jí)計(jì)算天津中心完成研制部署，并于7月22日順利通過項(xiàng)目課題驗(yàn)收，將逐步進(jìn)入開放應(yīng)用階段。

這是7月26日拍攝的“天河三號(hào)”E級(jí)原型機(jī)全貌。新華社記者 毛振華 攝

“天河三號(hào)”超算原型機(jī)首次亮相于今年5月16-18日舉行的第二屆世界智能大會(huì)。

根據(jù)澎湃新聞當(dāng)時(shí)的報(bào)道，該系統(tǒng)采用自主的飛騰處理器、天河高速互聯(lián)通信和麒麟操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了芯片的全國(guó)產(chǎn)化，告別了前代的英特爾芯片。

而之所以替代英特爾芯片能夠在當(dāng)時(shí)引起轟動(dòng)，是因?yàn)樵?015年4月9日，美國(guó)商務(wù)部宣布對(duì)包括國(guó)防科大和國(guó)家超級(jí)計(jì)算天津中心等在內(nèi)的4家中國(guó)超算機(jī)構(gòu)禁運(yùn)Intel至強(qiáng)Xeon處理器和Xeon Phi加速器。

（觀察者網(wǎng)注：另兩家為國(guó)家超級(jí)計(jì)算長(zhǎng)沙中心，國(guó)家超級(jí)計(jì)算廣州中心。）

正如前文所描述的那樣，這項(xiàng)禁運(yùn)目前已經(jīng)被打破。

7月26日，《科技日?qǐng)?bào)》引述該項(xiàng)目相關(guān)負(fù)責(zé)人的話稱，“天河”系列超算已經(jīng)全面掌握五大自主核心技術(shù)，即具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的四大芯片和自主操作系統(tǒng)，所有核心技術(shù)和產(chǎn)品均不再被國(guó)外“卡脖子”。

據(jù)他介紹，這四大芯片分別為通用CPU、加速器CPU、互連通信路由芯片和互連接口芯片，并且已經(jīng)裝配在“天河二號(hào)”2期系統(tǒng)中。

基于此，“天河三號(hào)”超算將對(duì)這四大芯片進(jìn)行全面升級(jí)。

該負(fù)責(zé)人進(jìn)一步指出，“天河三號(hào)E級(jí)原型機(jī)系統(tǒng)”還實(shí)現(xiàn)了四大自主創(chuàng)新，即三款芯片——“邁創(chuàng)”眾核處理器（Matrix-2000+）、互連接口芯片、路由器芯片；四類計(jì)算、存儲(chǔ)和服務(wù)結(jié)點(diǎn)，10余種PCB電路板；新型的計(jì)算處理、高速互連、并行存儲(chǔ)、服務(wù)處理、監(jiān)控診斷、基礎(chǔ)架構(gòu)等硬件分系統(tǒng)；系統(tǒng)操作、并行開發(fā)、應(yīng)用支撐和綜合管理等軟件分系統(tǒng)。

因此，該原型機(jī)關(guān)鍵技術(shù)的突破和系統(tǒng)研制，將“全面為‘天河三號(hào)’整機(jī)系統(tǒng)提出了計(jì)算、訪存、通信性能平衡的設(shè)計(jì)方案?！?

上述負(fù)責(zé)人補(bǔ)充道：“未來‘天河三號(hào)’E級(jí)超算將對(duì)已經(jīng)設(shè)計(jì)生產(chǎn)的三款計(jì)算、互聯(lián)通信核心芯片再進(jìn)行全面升級(jí)，同時(shí)基于飛騰CPU設(shè)計(jì)新的多核CPU，實(shí)現(xiàn)可支持海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的層次式存儲(chǔ)系統(tǒng)，對(duì)適用高性能計(jì)算和高效大數(shù)據(jù)處理的柔性體系結(jié)構(gòu)進(jìn)一步優(yōu)化。”

在上述原型系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，“天河三號(hào)”超算有望于2020年研制成功，其運(yùn)算能力將比“天河一號(hào)”提高200倍，存儲(chǔ)容量提高100倍。

低調(diào)的曙光

與“天河”與“神威”的你追我趕相比，中科曙光屬于較為低調(diào)一員。

除了在2016年7月4日宣布正式啟動(dòng)由其牽頭的E級(jí)高性能計(jì)算機(jī)原型系統(tǒng)研制項(xiàng)目外，中科曙光一直以來并未披露很多關(guān)于E級(jí)超算的研制進(jìn)展。

項(xiàng)目啟動(dòng)當(dāng)天，該企業(yè)介紹了超融合自適應(yīng)并行處理體系結(jié)構(gòu)（HCAPP）和全浸沒式相變液冷技術(shù)（整臺(tái)超算浸沒在冷卻液中），但是其采用的CPU和加速器等內(nèi)容寥寥。

《環(huán)球時(shí)報(bào)》7月27日?qǐng)?bào)道認(rèn)為，曙光E級(jí)可能會(huì)采用中科院體系內(nèi)研發(fā)的CPU和加速器（比如龍芯系列），其最終部署時(shí)間也將會(huì)在2020年以后。

同日，微信公眾號(hào)“新智元”則透露：“曙光E級(jí)原型機(jī)將于近期完成項(xiàng)目驗(yàn)收，預(yù)計(jì)在8-9月，所有三臺(tái)原型機(jī)都將完成最終驗(yàn)收?！?

對(duì)于曙光E級(jí)超算的架構(gòu)，觀察者網(wǎng)專欄作者鐵流給出了自己的推斷。

他指出，曙光E級(jí)原型機(jī)是基于“自主X86架構(gòu)，考慮到海光和曙光的關(guān)系，基本上CPU將采用前者的X86 CPU，也就是AMD Zen的國(guó)產(chǎn)化版本”。

觀察者網(wǎng)也梳理發(fā)現(xiàn)，第一財(cái)經(jīng)今年3月報(bào)道稱：“成都海光高端通用服務(wù)器芯片項(xiàng)目，總投資12.9億美元，開展國(guó)產(chǎn)通用服務(wù)器CPU芯片設(shè)計(jì)與產(chǎn)業(yè)化，2017年新增投資國(guó)產(chǎn)化先進(jìn)GPU項(xiàng)目、‘先進(jìn)微處理器技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室’項(xiàng)目和國(guó)家核高基‘超級(jí)計(jì)算機(jī)處理器研制’專項(xiàng)，與成都聯(lián)手打造國(guó)產(chǎn)化高性能計(jì)算芯片的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)中心。”

對(duì)此，鐵流分析道：“在2017年，國(guó)內(nèi)單位引進(jìn)了AMD的GPU技術(shù)，而且相關(guān)報(bào)道里和超算項(xiàng)目聯(lián)系在一起，那么曙光超算的方案極有可能是CPU+GPU，而且是AMD CPU國(guó)產(chǎn)化版本+GPU國(guó)產(chǎn)化版本?！?

美砸超百億追趕，日2021年部署

說完中國(guó)的，我們自然更關(guān)心海外，尤其是美日等國(guó)E級(jí)超算的發(fā)展情況。

美國(guó)E級(jí)計(jì)算項(xiàng)目（Exascale Computing Project，ECP）網(wǎng)站截圖，下同

今年4月9日，美國(guó)能源部長(zhǎng)里克·佩里（Rick Perry）宣布了一項(xiàng)關(guān)于超級(jí)計(jì)算機(jī)研制的征詢方案（RFP），將可能投入最多18億美元（約合人民幣123億元），在2021-2023年開發(fā)至少2臺(tái)部署于美國(guó)能源部國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的E級(jí)超算。

此舉的目的，是“鞏固美國(guó)在E級(jí)計(jì)算時(shí)代的領(lǐng)導(dǎo)地位”。

該方案下發(fā)展的新超算系統(tǒng)，將成為去年6月佩里授權(quán)開發(fā)的美國(guó)首臺(tái)E級(jí)超算——“極光（Aurora）”的后續(xù)系統(tǒng)。

新聞稿提到，“極光”正在美國(guó)阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（Argonne National Laboratory，ANL）研制，計(jì)劃于2021年上線。

征詢方案將參考屆時(shí)的需求，評(píng)估在2022-2023年對(duì)“極光”升級(jí)，以及發(fā)展后續(xù)系統(tǒng)的可能性。

該方案（RFP）是被稱為“珊瑚（CORAL）”的三個(gè)美國(guó)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室——“橡樹嶺（Oak Ridge National Laboratory）”、“阿貢（Argonne National Laboratory）”、“利弗莫爾（Lawrence Livermore National Laboratory）”合作的產(chǎn)物。

他們認(rèn)為，這筆“投資”可以支持至少兩種超算架構(gòu)的研發(fā)，平均成本在4-6億美元。除此之外，還能可能產(chǎn)生第3種系統(tǒng)架構(gòu)，或與前兩種相似，或不同。

該計(jì)劃的具體金額將由國(guó)會(huì)定奪。

至于日本，據(jù)“TOP500”的報(bào)道，2016年，富士通和日本理化學(xué)研究所（RIKEN）承諾為該國(guó)開發(fā)首臺(tái)E級(jí)超算——“后京”（Post-K），并計(jì)劃在2020年部署。

然而，在宣布計(jì)劃幾個(gè)月后，該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人石川裕（Yutaka Ishikawa）博士承認(rèn)，“后京”的部署可能會(huì)延遲兩年。

圖源：社交網(wǎng)絡(luò)

不過，在今年6月，富士通宣布已完成“后京”計(jì)算芯片原型研制并開始測(cè)試。

對(duì)此，“TOP500”指出，根據(jù)其進(jìn)展，日本已經(jīng)走在了2021年部署E級(jí)超算的軌道上。

本文系觀察者網(wǎng)獨(dú)家稿件，未經(jīng)授權(quán)，不得轉(zhuǎn)載。