美國實施趕超日本超高速計算機戰(zhàn)略
時間：2009-06-30 00:13:00
來源：UltraLAB圖形工作站方案網(wǎng)站
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作者：admin
多年來，美國以高速計算機老大自居，但兩年前美國卻碰到一次丟臉的事：日本政府資助開發(fā)的超高速計算機———NEC的“地球模擬器”打敗了美國的領先地位。這臺機器的計算速度超過了美國運算速度處于前20名計算機的計算速度之和。面對這種尷尬的局面，今年5月12日，美能源部部長亞伯拉罕提出一個發(fā)展超高速計算機戰(zhàn)略：開發(fā)結合了向量計算機和“用市售流行芯片”組裝的計算機優(yōu)點的下一代計算機。
對于日本推出地球模擬器，美能源部科學辦公室主任奧巴克說：“我感到十分震驚。”然而，令奧巴克感到驚奇的不是“地球模擬器”的原始速度，而是這臺機器有如此高的效率，特別是在模擬氣候變化趨勢和聚變發(fā)生過程中的表現(xiàn)。
美國為了貫徹其趕超戰(zhàn)略，在橡樹嶺實驗室建立用于開放式科學和工程研究的超級計算機中心。該中心計劃采用2至3臺克雷公司制造的巨型機組成主計算機，它將超過“地球模擬器”的運算速度。“地球模擬器”理論上能達到每秒41萬億次浮點運算。橡樹嶺計算中心主任扎查利亞說：“今年底，克雷主機硬件將接近每秒40萬億次浮點運算。2006年初，達到每秒100萬億次浮點運算；而到2007年末，將達到每秒350萬億次浮點運算能力。”
超高速計算機不僅有潛力解決科學研究中的許多難題，如長期氣候變化預測，而且也是企業(yè)開發(fā)更好的產品和加速產品進入市場的重要工具。日本“地球模擬器”中心通過同日本車廠的合作，將超級機用于汽車工程和模擬碰撞試驗，改善汽車性能。目前，很多日本車比美國車噪聲低，其原因是日本車廠日益完善的動力學模擬系統(tǒng)，它幫助設計者知道如何改變車體外型減少風噪。
美國商業(yè)周刊報道說，在計算生物學方面，日本比美國具有更大的優(yōu)勢。2001年，日本物理化學研究所建造一臺具有特殊目的計算機，用于模擬蛋白質功能。這臺稱為“分子動力學機器”的計算機，擁有每秒78萬億次浮點運算能力，比“地球模擬器”快近1倍。在2006年初，日本這家研究所預期將建成一臺更快的機器，其運算速度達每秒1000萬億次浮點運算。
美國和日本在設計超高速計算機時采取了不同的方法。NEC的超級機采用向量結構，他們?yōu)檫@臺計算機訂制新的硅處理器，以用于科學和工程中大量的數(shù)學計算工作。相比之下，幾乎所有美國的超高速計算機都是利用普通市售的微處理機組合而成。因此其成本比“地球模擬器”使用的芯片便宜得多。當美國需要更高速計算機時，采用的基本是“成比例放大法”。
然而采用這種辦法集裝的機器，其峰值速度可能帶有不準確性。在解決物理學、化學和模擬汽車碰撞試驗等十分困難的問題時，它很難長期保持其10%%的峰值速度，而“地球模擬器”卻能保持峰值速度的30%%至60%%。美國洛斯·阿拉莫斯實驗室的ASCIQ計算機峰值速度達每秒20.5萬億次浮點運算，但日本“地球模擬器”實際比美國高速計算機快6至20倍。“地球模擬器”只用了5120個處理器，而ASCIQ機卻用了8192個處理器。為解決商業(yè)和核武器模擬方面的問題，集裝的機器運行情況很好，但在科學前沿研究工作中，向量結構計算機則有持續(xù)運行速度高的優(yōu)點，而這有可能帶來科學上的重大突破。
但向量結構計算機成本要比集裝的系統(tǒng)高。集裝一臺超高速計算機，達到每秒17.6萬億次浮點運算（這幾乎達到“地球模擬器”能力的45%%），花費為520萬美元，同“地球模擬器”花費4億美元相比只能是九牛一毛。
IBM和勞倫斯·利弗莫爾實驗室正建造“藍色基因/L”計算機，當這臺實驗型系統(tǒng)在明年建成時，它可能達到每秒360萬億次浮點運算，但這一工作還存在不確定性，因為IBM目前還沒有一臺足夠好的計算機有能力對它進行核實。藍色基因機有131072個處理器。如果像所希望的那樣，藍色基因機的建成可能表明，這是將向量機和集裝機優(yōu)點綜合在一起的下一代超高速計算機的開始。而克雷公司正同桑迪亞實驗室共同開發(fā)稱為“紅色風暴”的、結構同“藍色基因/L”類似的計算機。 #p#page_title#e#
目前，美國國防部遠景計劃研究局正在發(fā)起一項競賽，目的是為開發(fā)1000萬億次計算機系統(tǒng)尋求“方案”，以平衡向量機和“成比例增加芯片”機性能。升陽系統(tǒng)公司、IBM和克雷公司參與了這項競賽，并計劃在2006年提交各自的設計數(shù)字模型，該局將于2009年對其中1到2個方案予以資助，建立工作原型機。從美、日計算機的發(fā)展歷史來看，日本開發(fā)出的優(yōu)異的向量機迫使美國將向量機與集裝機特性結合在一起，研發(fā)下一代高速計算機。
對于日本推出地球模擬器，美能源部科學辦公室主任奧巴克說：“我感到十分震驚。”然而，令奧巴克感到驚奇的不是“地球模擬器”的原始速度，而是這臺機器有如此高的效率，特別是在模擬氣候變化趨勢和聚變發(fā)生過程中的表現(xiàn)。
美國為了貫徹其趕超戰(zhàn)略，在橡樹嶺實驗室建立用于開放式科學和工程研究的超級計算機中心。該中心計劃采用2至3臺克雷公司制造的巨型機組成主計算機，它將超過“地球模擬器”的運算速度。“地球模擬器”理論上能達到每秒41萬億次浮點運算。橡樹嶺計算中心主任扎查利亞說：“今年底，克雷主機硬件將接近每秒40萬億次浮點運算。2006年初，達到每秒100萬億次浮點運算；而到2007年末，將達到每秒350萬億次浮點運算能力。”
超高速計算機不僅有潛力解決科學研究中的許多難題，如長期氣候變化預測，而且也是企業(yè)開發(fā)更好的產品和加速產品進入市場的重要工具。日本“地球模擬器”中心通過同日本車廠的合作，將超級機用于汽車工程和模擬碰撞試驗，改善汽車性能。目前，很多日本車比美國車噪聲低，其原因是日本車廠日益完善的動力學模擬系統(tǒng)，它幫助設計者知道如何改變車體外型減少風噪。
美國商業(yè)周刊報道說，在計算生物學方面，日本比美國具有更大的優(yōu)勢。2001年，日本物理化學研究所建造一臺具有特殊目的計算機，用于模擬蛋白質功能。這臺稱為“分子動力學機器”的計算機，擁有每秒78萬億次浮點運算能力，比“地球模擬器”快近1倍。在2006年初，日本這家研究所預期將建成一臺更快的機器，其運算速度達每秒1000萬億次浮點運算。
美國和日本在設計超高速計算機時采取了不同的方法。NEC的超級機采用向量結構，他們?yōu)檫@臺計算機訂制新的硅處理器，以用于科學和工程中大量的數(shù)學計算工作。相比之下，幾乎所有美國的超高速計算機都是利用普通市售的微處理機組合而成。因此其成本比“地球模擬器”使用的芯片便宜得多。當美國需要更高速計算機時，采用的基本是“成比例放大法”。
然而采用這種辦法集裝的機器，其峰值速度可能帶有不準確性。在解決物理學、化學和模擬汽車碰撞試驗等十分困難的問題時，它很難長期保持其10%%的峰值速度，而“地球模擬器”卻能保持峰值速度的30%%至60%%。美國洛斯·阿拉莫斯實驗室的ASCIQ計算機峰值速度達每秒20.5萬億次浮點運算，但日本“地球模擬器”實際比美國高速計算機快6至20倍。“地球模擬器”只用了5120個處理器，而ASCIQ機卻用了8192個處理器。為解決商業(yè)和核武器模擬方面的問題，集裝的機器運行情況很好，但在科學前沿研究工作中，向量結構計算機則有持續(xù)運行速度高的優(yōu)點，而這有可能帶來科學上的重大突破。
但向量結構計算機成本要比集裝的系統(tǒng)高。集裝一臺超高速計算機，達到每秒17.6萬億次浮點運算（這幾乎達到“地球模擬器”能力的45%%），花費為520萬美元，同“地球模擬器”花費4億美元相比只能是九牛一毛。
IBM和勞倫斯·利弗莫爾實驗室正建造“藍色基因/L”計算機，當這臺實驗型系統(tǒng)在明年建成時，它可能達到每秒360萬億次浮點運算，但這一工作還存在不確定性，因為IBM目前還沒有一臺足夠好的計算機有能力對它進行核實。藍色基因機有131072個處理器。如果像所希望的那樣，藍色基因機的建成可能表明，這是將向量機和集裝機優(yōu)點綜合在一起的下一代超高速計算機的開始。而克雷公司正同桑迪亞實驗室共同開發(fā)稱為“紅色風暴”的、結構同“藍色基因/L”類似的計算機。 #p#page_title#e#
目前，美國國防部遠景計劃研究局正在發(fā)起一項競賽，目的是為開發(fā)1000萬億次計算機系統(tǒng)尋求“方案”，以平衡向量機和“成比例增加芯片”機性能。升陽系統(tǒng)公司、IBM和克雷公司參與了這項競賽，并計劃在2006年提交各自的設計數(shù)字模型，該局將于2009年對其中1到2個方案予以資助，建立工作原型機。從美、日計算機的發(fā)展歷史來看，日本開發(fā)出的優(yōu)異的向量機迫使美國將向量機與集裝機特性結合在一起，研發(fā)下一代高速計算機。
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