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新一期全球超級計算機500強榜單6月20日在德國公布，完全基于中國設(shè)計、制造的“神威·太湖之光”取代“天河二號”登上榜首，成為“新科”世界最快計算機。而這距離2015年4月，美國宣布對我國四家單位實施高性能計算芯片禁運，僅僅1年零2個月。

“核心技術(shù)是買不來的。”中國工程院副院長、中國工程院院士陳左寧6月23日接受《中國科學(xué)報》專訪時說，“中國自主芯片首次成為全球最快超級計算機‘神威·太湖之光’的心臟，成功地打破了美國的封鎖，證明中國人完全有能力用自己的處理器構(gòu)建世界最高性能的超級計算機。”

《中國科學(xué)報》：我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的申威26010問世，其峰值速度和能效比達到國際領(lǐng)先水平。具體來說，這顆“中國芯”有哪些優(yōu)勢？

陳左寧：申威26010在眾核處理器體系結(jié)構(gòu)方面有重大原始創(chuàng)新，引領(lǐng)了高性能處理器發(fā)展潮流。申威眾核處理器采用片上融合異構(gòu)眾核架構(gòu)，現(xiàn)在以GPU、MIC搭建的超級計算機系統(tǒng)，眾核處理器需要聯(lián)合多核處理器工作，帶來了額外的功耗和通信開銷，使用也更為復(fù)雜。對比美、日等國的E級計算機研發(fā)計劃，國外同行未來將采用的處理器技術(shù)路線與我們的思路非常接近，但到2018年左右才能走到真正的異構(gòu)融合架構(gòu)。

此外，申威26010采用全自主指令系統(tǒng)。指令系統(tǒng)是處理器與系統(tǒng)軟件之間的橋梁，是處理器研發(fā)最核心的基礎(chǔ)。國外經(jīng)過幾十年發(fā)展和積累，在處理器指令系統(tǒng)方面已形成嚴密的知識產(chǎn)權(quán)保護，國產(chǎn)處理器研發(fā)只有打破國外知識產(chǎn)權(quán)的壁壘，開發(fā)自主的指令系統(tǒng)。基于申威指令系統(tǒng)開發(fā)的神威睿智編譯器及其工具鏈，形成了完備的國產(chǎn)自主指令系統(tǒng)技術(shù)體系，有效支撐了國產(chǎn)處理器可持續(xù)發(fā)展的自主可控和安全可靠。

作為國際首款萬億次異構(gòu)眾核處理器，單芯片集成260個核心，峰值性能和能效比等主要指標國際領(lǐng)先，標志著我國自主設(shè)計的處理器在高性能計算領(lǐng)域取得重大突破。

《中國科學(xué)報》：“神威·太湖之光”的配套操作系統(tǒng)是自主研發(fā)的神威睿思操作系統(tǒng)。該操作系統(tǒng)有何優(yōu)勢？

陳左寧：神威睿思操作系統(tǒng)是基于Linux開源代碼開發(fā)，已有10多年歷史，主要面向高性能領(lǐng)域和通用計算領(lǐng)域。

在高性能領(lǐng)域，神威睿思操作系統(tǒng)級突破了超級計算機千萬級處理器核心的可擴展管理和并行運行控制，猶如操作系統(tǒng)指揮千軍萬馬協(xié)同作戰(zhàn)，實現(xiàn)了異構(gòu)眾核的高效、統(tǒng)一管理。系統(tǒng)具有很強的系統(tǒng)級容錯功能，可以支持處理器核心級、核組級和芯片級的容錯，實現(xiàn)了神威太湖之光超級計算機軟硬件系統(tǒng)的高效可擴展、穩(wěn)定、可靠運行。

在通用計算領(lǐng)域，神威睿思操作系統(tǒng)的主要優(yōu)勢在于自主可控度高和安全性強等方面。我們對Linux系統(tǒng)內(nèi)核進行了全面的剖析，進行了安全性增強和特殊改造，結(jié)合申威處理器自主指令系統(tǒng)特點和國產(chǎn)處理器新增安全特性，極大提升了基礎(chǔ)硬件平臺和核心軟件系統(tǒng)的安全性。

《中國科學(xué)報》：“神威·太湖之光”目前有哪些應(yīng)用？未來又有怎樣的發(fā)展前景？

陳左寧：“神威·太湖之光”投入使用以來，先后完成了清華大學(xué)、北京大學(xué)、中科院等30多家單位50多項課題的大規(guī)模計算，涉及天氣氣候、航空航天、船舶工程、海洋環(huán)境、石油物探、生物信息、藥物設(shè)計、電磁仿真、動漫渲染、核物理、新能源、新材料等十多個重要領(lǐng)域，實現(xiàn)了數(shù)百萬核的超大規(guī)模并行，其成果對國計民生、科技進步都將產(chǎn)生重大影響。

基于“神威·太湖之光”的3項應(yīng)用，已入圍國際高性能計算應(yīng)用領(lǐng)域最高獎——戈登貝爾獎提名，分別涉及大氣、海洋和材料領(lǐng)域。這不僅是中國團隊首次入圍，更是占據(jù)了全部入圍數(shù)量的半壁江山，打破了西方發(fā)達國家的壟斷，證明“神威·太湖之光”非常適合挑戰(zhàn)性應(yīng)用，同時也說明中國不僅能夠造好的計算機，也能用好計算機，在應(yīng)用方面達到了國際先進水平。

支持運行應(yīng)用的結(jié)果表明，“神威·太湖之光”超級計算機運行穩(wěn)定，高效可靠。

未來的重點將圍繞基于“神威·太湖之光”的應(yīng)用開發(fā)，比如：瞄準世界前沿科學(xué)研究和國家戰(zhàn)略需求，提供超級計算支撐服務(wù)；針對行業(yè)重大應(yīng)用需求和企業(yè)重大目標進行產(chǎn)品開發(fā)，提供應(yīng)用計算服務(wù)；依托“神威·太湖之光”超強的計算能力，建立產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心，研發(fā)并行軟件，支持蘇南制造，實現(xiàn)江蘇省制造業(yè)的快速升級轉(zhuǎn)型。

《中國科學(xué)報》：將來，“神威·太湖之光”的芯片和操作系統(tǒng)有哪些市場應(yīng)用的可能性？

陳左寧：申威眾核處理器設(shè)計的集群和服務(wù)器，已應(yīng)用于航空航天、天氣氣象、生物信息、材料科學(xué)、船舶工程、計算化學(xué)等十多個領(lǐng)域并取得良好的效果。

從當前業(yè)界發(fā)展來看，眾核處理器已經(jīng)在超級計算領(lǐng)域占據(jù)了權(quán)重的位置，并成為未來構(gòu)建E級計算的主要技術(shù)途徑，其應(yīng)用平臺尚處于推進階段。隨著申威26010眾核處理器的軟硬件生態(tài)系統(tǒng)不斷成熟，更加多樣化的平臺會滿足不同類型用戶的需求，培養(yǎng)更加宏大的客戶群體，必將在國家眾多核心行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展中發(fā)揮顯性的作用。

神威睿思操作系統(tǒng)主要應(yīng)用于高性能計算與安全兩個領(lǐng)域。產(chǎn)品含括超級計算機和各種集群計算機系統(tǒng)；桌面、服務(wù)器類通用操作系統(tǒng)，以及網(wǎng)絡(luò)安全防護、主機安全防護、數(shù)據(jù)安全防護、安全管理等網(wǎng)絡(luò)安全類的定制操作系統(tǒng)。目前多個應(yīng)用領(lǐng)域的推廣初見成效。

隨著國家對信息安全的高度重視和國產(chǎn)處理器性能的不斷提升，信息安全的國產(chǎn)化市場會越來越大。神威睿思操作系統(tǒng)將重點瞄準自主可控等高安全領(lǐng)域，建立產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，打造國產(chǎn)自主操作系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈，為國家信息安全提供保障。