揭秘日本最新超算富士通K Computer系統(tǒng)
最新的全球超級(jí)計(jì)算機(jī)TOP500排行榜顯示，由日本政府出資、富士通公司制造的K Computer超級(jí)計(jì)算機(jī)以其每秒鐘8.16千萬(wàn)億次的運(yùn)算能力成為全球運(yùn)算能力最強(qiáng)的HPC。
對(duì)于超算機(jī)而言，日本在20世紀(jì)80年代中期開始研發(fā)超級(jí)計(jì)算機(jī)，在運(yùn)算速度方面跟美國(guó)可以一決高下，特別是富士通在1993年研發(fā)出一個(gè)名叫“數(shù)值風(fēng)洞”(Numerical Wind Tunnel)的系統(tǒng)，被譽(yù)為當(dāng)時(shí)全世界最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)。
對(duì)于全球最快超級(jí)計(jì)算機(jī)K Computer，早在2010年日本富士通公司與日本理化學(xué)研究所就已經(jīng)開始出資研發(fā)，這一舉措的成果使得日本如今擁有全世界運(yùn)算速度最快的計(jì)算機(jī)。
富士通所打造的“the K Computer”,是由68544個(gè)代號(hào)“Venus”的SPARC64 VIIIfx處理器所組成的。每個(gè)處理器都集成了八個(gè)核，總核數(shù)高達(dá)548,352個(gè)，這幾乎為Top500榜單上其他系統(tǒng)的兩倍。而且一個(gè)“the K Computer”的計(jì)算性能就比排在它后五位的系統(tǒng)加起來(lái)的性能還要強(qiáng)勁 對(duì)于日本K Computer超算機(jī)，與其它超級(jí)計(jì)算機(jī)不同的是：K超級(jí)計(jì)算機(jī)沒有采用圖形芯片等加速處理器。盡管K超級(jí)計(jì)算機(jī)的能耗最高，但它也是榜單上效能比最高的超級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之一
這款名為K Computer的超級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)目前安裝在日本神戶市的IKEN計(jì)算機(jī)科學(xué)高級(jí)學(xué)院，由富士通公司負(fù)責(zé)研發(fā)，K超級(jí)計(jì)算機(jī)在被稱為“京”，其意思是10的16次方，完成了該系統(tǒng)的千萬(wàn)億次計(jì)算能力的目標(biāo)。
富士通K Computer系統(tǒng)CPU
這款名為K Computer的超級(jí)計(jì)算機(jī)由富士通搭建完成，整合了68544個(gè)SPARC 64 VIIIfx處理器，每個(gè)芯片擁有8個(gè)核心，還內(nèi)置存儲(chǔ)器和內(nèi)存控制器。單顆處理器對(duì)角線尺寸高達(dá)2cm，采用45納米制程工藝，耗能58瓦，每秒交付2.2億次運(yùn)算。
對(duì)于高密度機(jī)架設(shè)備而言，穩(wěn)定的運(yùn)算是關(guān)鍵。K Computer超級(jí)計(jì)算機(jī)采用空氣制冷代替水冷，通過(guò)優(yōu)化設(shè)備內(nèi)部空氣流量來(lái)保證提供高性能運(yùn)算環(huán)境。為了達(dá)到加速內(nèi)部空氣流量的目的，系統(tǒng)主板采用傾斜方式安裝。
系統(tǒng)電源模塊
該系統(tǒng)平臺(tái)有九個(gè)電源模塊單位提供給每個(gè)機(jī)架運(yùn)行，同時(shí)采用全冗余設(shè)計(jì)，保證整個(gè)系統(tǒng)有持續(xù)的電源支持，有效防止單一電源故障帶來(lái)的宕機(jī)問(wèn)題
存儲(chǔ)系統(tǒng)
在該平臺(tái)上提供額外的存儲(chǔ)系統(tǒng)，用于存儲(chǔ)整個(gè)超算機(jī)的應(yīng)用操作系統(tǒng)。另外，除了外部存儲(chǔ)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力，內(nèi)部系統(tǒng)也可以支持計(jì)算數(shù)據(jù)和相應(yīng)結(jié)果的存取，保證了與整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)連接。
正如之前所說(shuō)，K Computer超級(jí)計(jì)算機(jī)采用空氣制冷代替水冷，通過(guò)優(yōu)化設(shè)備內(nèi)部空氣流量來(lái)保證提供高性能運(yùn)算環(huán)境。 但并不是拋棄傳統(tǒng)水冷系統(tǒng)，通過(guò)水冷循環(huán)管道為處理器和ICC制冷。
水冷管道
為了保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，通過(guò)水冷管道對(duì)系統(tǒng)處理器和ICC有些制冷，通過(guò)傳感器來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水壓，溫度以及制冷狀況。
I/O系統(tǒng)主板
為保證內(nèi)部存系統(tǒng)在進(jìn)行計(jì)算數(shù)據(jù)與計(jì)算結(jié)果交換時(shí)的高效性，K Computer超級(jí)計(jì)算機(jī)采用六個(gè)I/O系統(tǒng)主板安裝其中，很好保證數(shù)據(jù)應(yīng)用性能。
從設(shè)計(jì)完善的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可以看到，K Computer超級(jí)計(jì)算機(jī)從SPARC處理器、電源模塊到空氣制冷、水冷系統(tǒng)，全面優(yōu)化系統(tǒng)平臺(tái)提供高性能運(yùn)算的基礎(chǔ)設(shè)備保證，而日本希望借助這一超級(jí)計(jì)算機(jī)的性能解決復(fù)雜計(jì)算能力突破，以增強(qiáng)全球競(jìng)爭(zhēng)力
