揭秘日本最新超算富士通K Computer系統(tǒng)
最新的全球超級計算機(jī)TOP500排行榜顯示，由日本政府出資、富士通公司制造的K Computer超級計算機(jī)以其每秒鐘8.16千萬億次的運(yùn)算能力成為全球運(yùn)算能力最強(qiáng)的HPC。
對于超算機(jī)而言，日本在20世紀(jì)80年代中期開始研發(fā)超級計算機(jī)，在運(yùn)算速度方面跟美國可以一決高下，特別是富士通在1993年研發(fā)出一個名叫“數(shù)值風(fēng)洞”(Numerical Wind Tunnel)的系統(tǒng)，被譽(yù)為當(dāng)時全世界最快的超級計算機(jī)。
對于全球最快超級計算機(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)算速度最快的計算機(jī)。
富士通所打造的“the K Computer”,是由68544個代號“Venus”的SPARC64 VIIIfx處理器所組成的。每個處理器都集成了八個核，總核數(shù)高達(dá)548,352個，這幾乎為Top500榜單上其他系統(tǒng)的兩倍。而且一個“the K Computer”的計算性能就比排在它后五位的系統(tǒng)加起來的性能還要強(qiáng)勁 對于日本K Computer超算機(jī)，與其它超級計算機(jī)不同的是：K超級計算機(jī)沒有采用圖形芯片等加速處理器。盡管K超級計算機(jī)的能耗最高，但它也是榜單上效能比最高的超級計算機(jī)系統(tǒng)之一
這款名為K Computer的超級計算機(jī)系統(tǒng)目前安裝在日本神戶市的IKEN計算機(jī)科學(xué)高級學(xué)院，由富士通公司負(fù)責(zé)研發(fā)，K超級計算機(jī)在被稱為“京”，其意思是10的16次方，完成了該系統(tǒng)的千萬億次計算能力的目標(biāo)。
富士通K Computer系統(tǒng)CPU
這款名為K Computer的超級計算機(jī)由富士通搭建完成，整合了68544個SPARC 64 VIIIfx處理器，每個芯片擁有8個核心，還內(nèi)置存儲器和內(nèi)存控制器。單顆處理器對角線尺寸高達(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超級計算機(jī)采用空氣制冷代替水冷，通過優(yōu)化設(shè)備內(nèi)部空氣流量來保證提供高性能運(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)平臺有九個電源模塊單位提供給每個機(jī)架運(yùn)行，同時采用全冗余設(shè)計，保證整個系統(tǒng)有持續(xù)的電源支持，有效防止單一電源故障帶來的宕機(jī)問題
存儲系統(tǒng)
在該平臺上提供額外的存儲系統(tǒng)，用于存儲整個超算機(jī)的應(yīng)用操作系統(tǒng)。另外，除了外部存儲系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)存儲能力，內(nèi)部系統(tǒng)也可以支持計算數(shù)據(jù)和相應(yīng)結(jié)果的存取，保證了與整個系統(tǒng)數(shù)據(jù)連接。
正如之前所說，K Computer超級計算機(jī)采用空氣制冷代替水冷，通過優(yōu)化設(shè)備內(nèi)部空氣流量來保證提供高性能運(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，通過水冷管道對系統(tǒng)處理器和ICC有些制冷，通過傳感器來實時監(jiān)測水壓，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)行計算數(shù)據(jù)與計算結(jié)果交換時的高效性，K Computer超級計算機(jī)采用六個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)計完善的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可以看到，K Computer超級計算機(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計算機(jī)的性能解決復(fù)雜計算能力突破，以增強(qiáng)全球競爭力
