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核心提示：(科研人员调试系统硬件。何书远 摄) “天河一号”横空出世，在我国高技术领域增添了浓墨重彩的一笔，为新中国成立60周年献上了一份厚礼。 由国防科技大学研制的我国首台千万亿次超级计算机系统“天河...
(科研人员调试系统硬件。何书远 摄) “天河一号”横空出世，在我国高技术领域增添了浓墨重彩的一笔，为新中国成立60周年献上了一份厚礼。面对严峻挑战，瞄准国际前沿， 抢占科技制高点 当今世界，高性能计算已成为理论和试验之外的第三种科学研究手段，是推动科技创新和经济社会发展的战略高技术。2007年11月，美国研制出世界首台千万亿次超级计算机，峰值计算速度每秒1456万亿次。在2009年6月公布的世界超级计算机500强（TOP500)中，美国占据291席，欧洲占据145席，且前10名均为美国产品。与发达国家相比，我国不仅在计算能力上相差一个量级，装机数量也相去甚远。 这支被中央军委授予“科技攻关先锋”荣誉称号的优秀团队，在高性能计算领域有着辉煌创新成果：1983年研制出我国第一台亿次巨型计算机，实现了我国巨型机“零”的突破，之后又相继研制出不同量级的“银河”系列巨型机，一步步将我国巨型机研制水平推向世界前列。但他们清醒地知道，要实现从百万亿次到千万亿次的跨越，将比过去任何一次创新进步都要艰难得多。 该院根据国际高性能计算发展趋势与最新动态，组织专家教授进行深入论证，确立了以国家和军队战略需求为牵引，以原始创新与集成创新相结合，实现自主创新能力整体跃升的发展思路。他们组织精干的技术力量，针对高性能计算发展的前沿技术、关键技术和新兴交叉技术等方面开展基础研究和前沿探索，相继突破了大规模可扩展共享存储体系结构等一系列技术难题，掌握了一批拥有自主知识产权的关键技术，为研制更高性能的超级计算机奠定技术基础。 机遇总是垂青有准备的人。当我国将发展千万亿次超级计算机系统列入《国家中长期科学和技术发展规划纲要》时，该院凭借充分的技术储备和先进的研制方案，以及天津市滨海新区的大力支持，顺利获得国家“863”计划重点课题的支持。 突破核心关键技术 世界超级计算机的发展表明，计算能力每提高一个量级，都需要体系结构的创新和一系列关键技术的新突破。 在千万亿次超级计算机的体系结构设计中，他们创造性地提出了多阵列、可配置、协同并行体系结构，通过实现“CPU(通用微处理器)+GPU(图形加速处理器)”的异构协同计算，融合多种计算资源并对其灵活配置，最大限度提高计算效能。他们经过长期封闭攻关和反复探索，一举将GPU的计算效率从国际上通常的20％提高到70％，系统运算速度得到大幅提升。 为满足各类用户对超级计算机的开放性和安全性要求，科研人员开发了国内最高的B2级安全标准的操作系统，并通过软件安全隔离和虚拟域技术，构造相互隔离的用户独立工作环境，有效实现了开放网络环境下用户保密信息的安全隔离。多个用户共同使用“天河一号”时，都有独立的计算空间和完全隔离的工作环境，满足用户对安全性的特殊要求。 系统容错性能是评价超级计算机系统的重要指标。科研人员在“天河一号”软硬件规划中，专门设计了监控诊断子系统，采用分布式集中管理结构，实现全系统的实时安全监测、系统控制和调试诊断等功能。他们还建立了多层容错技术，通过操作系统的检查点功能、资源管理的任务级和作业级容错技术，以及容错并行算法和断点续算功能，有效提高了系统的可靠性。 随着一系列关键技术的突破与工程实现，“天河一号”具有了高性能、高安全、高能效和易使用等显著特点，拥有卓越的性能和显著的应用优势。 以“胸怀祖国、团结协作、志在高峰、奋勇拼搏”的“银河精神”， 科学推进重大项目攻关 千万亿次超级计算机系统的研制是一个复杂的系统工程，技术起点高、研制难度大、研制时间紧。科研人员在突破一系列关键技术的同时，在工程组织管理与质量控制方面也面临着重大考验。 在“天河一号”的研制中，国防科大计算机学院优化人才资源配置，充分发挥领军人物的主导作用和团队的集体智慧，每周召开难题会诊例会，发动大家积极建言献策，在集思广益的基础上形成正确决策，确保了项目研制的正确方向，提高了研制效益。 “天河一号”研制之初，他们就制定了“质量保证大纲”和“可靠性大纲”。在硬件设计上，科研人员遵循严格的设计程序和检测环节，确保系统的质量标准。在软件开发中，他们引入国际先进的CMM(能力成熟度模型)管理体系，不仅质量和进度得到有效保证，也实现了软件开发与硬件开发同步，有效缩短了总体工程进度。 “天河一号”的研制，集中了该院200多名科研人员。学院党委和总师组在工程组织中，坚持全院一盘棋，实施一体化人力资源管理，统一调配人才资源，并建立行政、技术、质量三条指挥线，充分发挥团队的整体作战优势，为自主创新提供了有力的组织保证。 在课题攻关中，科研人员以“胸怀祖国、团结协作、志在高峰、奋勇拼搏”的“银河精神”为攻坚克难的不竭动力，密切协同，集智攻关，追求卓越，勇攀高峰，用“天河一号”千万亿次超级计算机系统的成功，续写了“银河”巨型机事业新的辉煌。 Tags:国防 防科 科大 大天 |
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