在天津舉行的第二屆世界智能大會上 ， 國家超算天津中心對外展示了我國新一代百億億次超級計算機“天河三號”原型機 ， 這也是該原型機首次正式對外亮相 。 百億億次超級計算機也稱“Ｅ級超算” ， 被全世界公認為“超級計算機界的下一頂皇冠” ， 它將在解決人類共同面臨的能源危機、污染和氣候變化等重大問題上發揮巨大作用 。
我國的超級計算機主要有銀河系列、天河系列、曙光系列、神威系列等 ， 目前計算性能最強的當屬已多次蟬聯國際超級計算大會（ISC ， International Supercomputing Conference）Top500榜單的“神威·太湖之光” 。
據悉 ， “神威·太湖之光”安裝了40960個中國自主研發的“申威26010”眾核處理器 ， 該眾核處理器采用64位自主申威指令系統 ， 峰值性能為每秒12.5億億次 ， 持續性能為每秒9.3億億次 。 簡單來說 ， 這套系統1分鐘的計算能力 ， 相當于全球72億人同時用計算器不間斷計算32年 ， 如果用2017年生產的筆記本電腦或個人臺式機主流配置作參照 ， 神威·太湖之光相當于200多萬臺普通電腦 。
這里用來衡量超級計算機性能的重要指標是“運算速度” ， 即計算機每秒鐘能進行的運算次數 。 最初以執行加法運算的次數來表示 ， 后以執行加法、乘法、除法等的平均運算速度來表示 。 現今 ， 通常所說的計算機運算速度（平均運算速度） ， 是指每秒鐘所能執行的指令條數（ips ， Instruction Per Second） 。 計算機每秒鐘能夠執行450百萬條指令 ， 也可以描述為計算機的主頻是450MHz 。
超級計算機相對于我們的個人計算機而言 ， 它可以進行極高速度的運算和巨大量的數據處理 ， 其基本組成與個人計算機沒有本質差別 ， 都是自下而上由硬件、系統軟件和應用軟件組成 ， 但規格上大了許多倍 ， 特點是高速度和大容量 。 由此 ， 不少人認為 ， 構建超級計算機就是在做芯片處理的加法 ， 加在一起的處理器（CPU）越多 ， 計算速度也就越快 。 甚至在2010年國際超級計算機（SC2010）會議上 ， 還有超級計算機供應商的高管開玩笑說：“將100,000臺Android智能手機連起來 ， 就能創造最快的計算速度 。 ”事實并非如此 。 打個比方 ， 三人共同協作完成任務 ， 除去正常開展任務工作外 ， 還需要耗費人力進行任務分解、任務分配、結果歸總等管理工作 。 管理工作不科學 ， 總體工作效率會大幅降低 。 也就是說 ， 理論上 ， 在單個CPU性能相當的情況下 ， 超級計算機采用越多的CPU ， 其運算速度越快 。 但實際情況并不是1+1=2 ， 超級計算機進行并行計算 ， 如果并行不合理 ， 每個CPU的效能就不會充分發揮出來 。
并行計算是超級計算機的核心技術
并行計算（Parallel Computing）是指同時使用多種計算資源解決計算問題的過程 ， 是提高計算機系統計算速度和處理能力的一種有效手段 。 它的基本思想是用多個處理器來協同求解同一問題 ， 即將被求解的問題分解成若干個部分 ， 各部分均由一個獨立的處理機來并行計算 。 并行計算的目的是為了加快求解速度 ， 擴大求解規模 。 主要方法步驟有：數據劃分（把數據集劃分為多個子集）、任務分解（將一個應用分解成多個子任務）、處理器指派（把數據子集和任務分配給不同的處理器）、協作執行（各個處理器之間相互協同并行地執行子任務）等 。 美國國家工程院院士、NVIDIA公司首席科學家兼副總裁、斯坦福大學計算機科學系Bill Dally教授曾說過 ， “在超級計算機領域 ， performance=parallelism” 。
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