从一无所有到全球第一,中国的“最强大脑”如何做到不靠外国芯

更新日期:2022年06月18日

       1965年, 新中国宣布研制第一颗人造卫星。然而, 工程师的第一个问题是如何计算天文数字。那时, 中国的计算机技术非常落后。最好的电脑是飞宇手摇电脑, 算力有限。因此, 工程师们选择了算盘, 一种古老的工具。古算盘实现了古老的飞行传说。听上去很浪漫, 实则充满艰辛。为了加快进度, 年轻的员工不得不一天三班倒处理大量的计算数据。在这种落后的方法下, 准确计算每条赛道的运行轨迹需要一年的时间。 1978年, 改革开放刚刚开始, 邓小平就提出“中国要进入四个现代化, 没有超级计算机”。他任命国防科委负责研发。长沙理工大学计算机系首任主任慈云贵教授下达军令:5年, 一天不多;把它弄出来! (中国超算之父慈云贵坚信不甘心, 以慈云贵为代表的科研团队, 参考当时世界先进超级计算机的设计思路, 集思广益解决问题, 并创造性地为超级计算机设计了超级计算机。“双向量阵列”架构一一攻克技术难关, 提前一年完成研制任务。1983年12月, 我国第一台亿次计算机研制成功, 正式通过鉴定, 并命名为银河一号。国防科工委主任张爱平为银河一号献诗:“亿万星辰在银河相会, 世间难知有多少。神奇巧妙的安排, 让它对星辰欢笑歌唱。”这首诗讲述了无数研究人员在研制超级计算机方面的艰辛历程。 Galaxy-1的成功使中国成为继美日之后第三个自主设计制造超级计算机的国家。超级计算机不是面子工程, 它是国家的真正武器。银河一号的发明解决了当时我国石油物探的大难题。银河一号被石油部物探所用作石油地震物理处理系统。随后的Galaxy-2研制成功, 计算速度提高到每秒10亿次, 被国家气象局用作中长期数值预报系统。那时, 在 Galaxy-2 出现之前, 美国国家气象局一直想从美国购买一台计算机作为预报系统。美国的地价会很高, 双方谈了将近10年。最后, 由于 Galaxy-2 的诞生, 这家在美国的生意已经黄了。依托银河二号强大的计算能力, 美国国家气象局将此作为中长期数值预报系统, 可以进行5-7天的天气预报。改革开放后, 许多前沿技术从中国的封锁中解脱出来。当时流行的一句话是“建不如买, 租不如买”, 我们的政策也变成了“以市场换技术”。既然外国的东西又便宜又好,

为什么还要自己做呢?所以从1980年代开始, 大量技术人才流失到学校任教, 甚至成为图书馆员。所以最终, 追求“工贸科技”的联想变成了电脑装配厂。好时光并没有持续多久。 1989年, 美国政府开始严格限制高性能计算机对华出口。不仅价格极高, 而且还有一个附加条件:购买的超级计算机必须放在玻璃房子里, 而且关键在美国。在人的手中, 中国人不能只看, 不能摸。每次使用时, 都必须向美国人报告,

并征求他们的同意。
       为了拆掉美国人的“玻璃房”, 国家派出一支年轻有为的科研团队到美国硅谷, 对曙光一号进行研究。科学研究​​院院长李国杰当时的计算, 在黑板上写下了七个大字, “你这辈子能反击多少次?”, 果断对几个年轻人说:“我送你到这里来, 我相信你一定能造一台机器。!”经过11个月的封闭式研究, 每天工作十五六个小时,

科研团队成功设计了曙光一号的核心部分。 (曙光 R 四年后, 首先是天河一号, 它是在天上诞生的。
       从此, 中国开始了称霸榜单的道路。每次在突破的路上,

美国都会过来闯关。 2015年, 天河二号、天河一号分获冠亚军。美国坐不住了。由于这两台超级计算机所使用的至强处理器和加速器, 2015年4月9日, 美国商务部宣布对中国四家超级计算机构实施至强处理器的禁运。加速器和加速器。出乎美国人意料的是, 2016年超算冠军榜上依然是来自中国的计算机, 而安装在无锡国家超算中心的“神威太湖之光”打进了世界冠军。除了抢眼的运行速度, 国产众核芯片“神威”和操作系统全面采用, 软硬件完全国产化, 进一步激发了国人的雄心。神威系列由原总参第五十六研究所(无锡江南计算所,

中芯国际代工)设计, 技术源自美国公司的21164处理器技术, 当时该公司是典型的技术强者。但是生意失败的企业在处理器设计领域有着非常深厚的技术积累, 当他们的处理器技术资料卖给我国的时候, 就已经包含了未来十年处理器技术发展的蓝图。
        (无锡江南计算技术研究院以指令集为基础, 扩展自有指令集, 突破异构众核处理器架构技术、异构众核处理器验证技术和基于28进程的众核处理器物理实现技术。神威处理器自2006年诞生以来, 已经开发了许多不同的租几代不同的处理器。版本。美国禁令后, 神威处理器驱动的“神威太湖之光”在2016年和2017年蝉联榜首, 再次击败美国计划。然而, 美国的禁令让天河二号处于震惊状态。
       这个棘手的问题亟待解决。面对来自美国的扼杀, 天河二号在2017年底用国产-2000协处理器替换了使用5年的协处理器。根据少数资料显示, -2000是国家自主研发设计的。国防科技大学, 但结构和来源一如既往的神秘。此次升级将天河二号的每秒计算量从 3.39 亿次提高到 6.14 亿次, 而功耗增加不到 4%。所以六年后, 天河二号还能在500强中排名第四, 可以说是相当不错了。另一方面, 天河二号取得突破的关键之一是中国制造的-2骨干拓扑网络连接, 这是一项世界领先的技术。禁运之后, 英特尔的日子并不好过, 其至强加速器只供超级计算和大型机使用。而中国的采购量约占一半, 在失去中国作为大客户后, 2016年6月18日, 7290/7250加速器的价格直接下调了一半。到2017年8月24日, 宣布7200系列协处理器加速卡进入停产退市程序。全球超级计算机 500 强榜单始于 1993 年, 每六个月发布一次。它是世界上著名的已安装超级计算机列表。近年来, 天河和曙光系列超级计算机排名第一, 直到最近被美国超越。 (中国超算500逆袭之路最新榜单显示, 美国橡树岭国家实验室的“apex”系统以每秒14.86亿次的浮点运算速度排名第一。排名第二的超级计算机是美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室的“岭”系统, 中国超级计算机系统“神威太湖之光”和“天河二号”分别位列榜单第三和第四。根据这份最新榜单, 共有117台超级计算机在美国入围该榜单, 入围数量仅次于中国, 但对比计算速度, 美国超级计算机继续占据榜单第一和第二的位置。超算占比37.1%,

中国超算占比32.3%, 中美在超算领域的差距进一步缩小半年以上 一年前。在英国和其他 500 强入围者中也有两位数的超级计算系统。由于奥巴马时代对超级计算缺乏重视, 美国对超级计算的投入较少。美国超算凭借大量投入, 再次赶超。目前, 中国新一代超级计算的推出还需要一段时间。就目前而言, 位居榜首的仍然是美国。第一次珠算数据, 到改革开放后第一次超算, 第一次上榜, 第一次登顶, 第一次开发国产核心, 第一次被禁, 第二次第一次被禁, 第三次被禁。时间……, 中国超算走过了半个世纪的风风雨雨, 一步一个脚印。一步一个脚印, 从美国核心到中国核心, 是中国科研人员不甘落后的巨大努力, 也是中国科技史的见证。

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