中国超算重回世界第一，灵晟芯片系统全自主

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汉堡现场见证历史一刻

彼时正当6月23日之期, 而在德国领土之上汉堡国际超级计算机大会举办的现场, 于此际重磅消息传来, 最新一期全球超级计算机500强榜单已然正式得以揭晓状态。中国实施自主研发进程所成的超级计算机“灵晟”哦, 凭借着每秒2.198百亿亿次浮点运算的那份始终坚守不间断之双精度性能表现, 毫无任何悬念可言之下成功拿下了榜首这个位置。在这份榜单里排名处于第二的乃是美国的超算El Capitan, 其性能的具体数值为1.7百亿亿次这种情况。“灵晟”摇身一变由此成为全球首台持续性能成功突破2百亿亿次这个重要大关的超算系统, 全方位实现超越当下现有的国际E级超算这般状况, 最终是明确宣告中国超算时隔9年之后又一次重返世界巅峰之态势了。

这一成绩, 使得现场那些来自全球各地的科学家以及媒体, 惊讶赞叹到了极点。更为让人感到振奋不已的就是, 这台超级计算机, 从最底层的芯片一直到整个系统, 全部都是由中国独立自主研制而成的, 不存在任何对国外技术的依赖情况。科技日报的记者, 在现场以最快的时间采访了相关的专家, 将“灵晟”背后所隐藏的技术秘密给揭示了出来。

架构创新打破传统壁垒

国家超级计算深圳中心主任同时担纲“灵晟”超算系统总设计师的卢宇彤讲道, “灵晟”要领先于其他E级超算而具备优势在于, 它的独特点面系首创了在线加速的全CPU架构的存在特质。传统超算倘若要谋求性能提升, 常常会采用CPU加GPU的异构架构来达成目的, 就是将中央处理器与图形处理器组合起来共同开展运作。然而“灵晟”却直接打破了这样的方式路径, 选取把AI矩阵加速单元直接内嵌于CPU之中, 以此回归到计算加速的实质根源。

革新架构并非小范围的修修补补, 而是系统层面的变革, 传统超算借助堆砌GPU加速卡来增强性能, 像美国性能最强的El Capitan和Frontier两片E级超算全都是这样的模式而“灵晟”却采取刚好相反的方式, 完全凭着国产LX2 CPU核心取得了世界第一的成果, 证实中国于芯片设计范畴有着别样思路以及强大实力。

国产芯片实现关键突破

“灵晟”处于领先地位的关键之处在于芯片层 , LX2 CPU具有创新性地引入多精度与矩阵加速能力的情况 , 达成了片上超算算力与智能算力的深入融合 , 更为突出的是 , 它集成了首颗国产高带宽内存 , 内存带宽相较于传统CPU配套内存提升了整整10倍 , 这表明数据在芯片内部即可完成高速传输 , 无需再进行来回搬运。

图灵奖得主、国际超算领域举足轻重被誉为权威专家的杰克·唐加拉作出评价声称: “中国的‘灵晟’系统使得世界得以目睹超算朝着科学智能新型系统架构前行过程中希望熠熠生辉的光芒。” 把加速单元直接嵌入CPU内部, 省去了位于CPU与GPU之间数据搬运时产生的极为巨大的开销, 这绝对不是基于被动状况所做出的选择, 而是展现出主动采取改变路线超越对手体现出来的智慧。

全栈自主从里到外中国造

假设讲, 二零一七年之际, “神威·太湖之光” 登上顶峰属于芯片在单个点上获得突破, 那么九年之后的 “灵晟” 已然达成了全栈自身独立。卢宇彤作出介绍, “灵晟” 依赖国产高性能中央处理器、片上具备高带宽的内存、高速进行互连的网络、高吞吐速率存贮设备、三维浮动呈现正交状态的架构、全液冷散热等多项核心技术, 从内部到外部全部由中国制造。

在网络层, 灵启高速互连网络是自主设计的, 它能够支持到200万端口、10万节点的超大规模组网, 以此来确保海量芯片之间高速协同工作。存储层采用的是分层架构, 它既能兼顾高性能作业区, 又能兼顾容量型数据区, 并且能够轻松扩展至E级规模。在软件方面, “灵晟”是自研全栈软件的, 它通过将底层硬件能力以可用、可编程、可优化这种方式释放给应用, 从而极大提高了各领域应用的运行效率。

赋能各行各业实实在在

旨在为各行各业创新提供支撑的超算, 最终目标并非侧重完成各类性能数值评估排名测试, 而是要给予各行业创新发展以稳固保障。卢宇彤透露, 被设定为针对科学、工程以及智能计算领域的国产全栈式融合基础设施的“灵晟”, 其运行成效已经在包括大气海洋探索、工程领域模拟分析、材料科学研究、药物研发探索、脑科学研究以及如在众多模型推理运算场景下的大模型推理等多个不同领域实现了应用支撑。在大规模并行运算的环境条件下, “灵晟”平均扩展效率能够达到84.4%。

于遥感范畴之内, 国家超级计算深圳中心副主任付昊桓表明, 团队凭借“灵晟”去开展遥感模型的大规模教育培训以及系统的优化工作, 全机端到端训练的峰值性能于这个领域处于领先位置。当下相关技术已然为遥感解译以及降水预报提供支撑, 明显提高预报的精准程度, 对国土监测以及灾害预警予以助力。在生物信息领域当中, 中山大学计算机学院教授杨跃东进行介绍, 基于“灵晟”已经达成单日十万亿级化合物的虚拟筛选, 筛选效率提高了千倍, 会有力地对创新药研发以及精准医疗起到支撑作用。

绿色计算树立新标杆

原本超算普遍存在着这样一个难题, Namely, 性能越高的话, 功耗也就越大, 然而, “灵晟”却不一样, 它不但跑得速度快, 而且还能够实现绿色运行。 根据卢宇彤介绍, “灵晟”创新性地打造出了100%全液冷散热计算机柜, 凭借着每秒10亿次浮点运算却仅需0.9瓦的能效比, 在具备全球顶尖持续运算性能的前提之下, 成功树立起了绿色计算方面的全新标杆。 这也就意味着, 它虽然性能十分强大, 但是在发热以及电费方面却能够控制得相当出色, 充分体现出了技术创新与环保理念二者之间的深度融合。

“灵晟”在芯片至系统范畴, 于性能到能效领域, 实现全面优于他人, 促使中国超算切实站在了世界顶尖位置。往后, 这一重大且关键的设备, 会针对科学研究、产业进步拓展提升、民生领域服务等方面, 起到越发重要的功能作用。

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