科学时光机｜2011年10月27日，我国首台国产千万亿次计算机系统启用

14年前的今天，也就是2011年的10月27日，国家超级计算济南中心正式建成并挂牌启用。当天，国内首台完全采用国产中央处理器（CPU）及系统软件构建的千万亿次计算机系统——“神威蓝光”正式投入运行，标志着我国成为继美国、日本之后，全球第三个具备自主CPU构建千万亿次计算机能力的国家，实现了超级计算机CPU与操作系统的全面国产化。

超算，名副其实的“大国重器”

在天津、深圳、长沙、济南、广州以及无锡这六座城市的国家级超级计算中心内，一排排承载着“中国基因”的超级计算机正以昼夜不息的姿态高速运转，它们以每秒数千万亿次乃至数亿亿次的惊人运算速度，精准处理着来自全国各地的海量运算指令。

从精准规划“天宫一号”的回归路径，到实现雾霾天气的高精度预警预报；从助力C919大型客机的研发设计，到精准定位石油钻井的最佳位置；从基因测序技术的深入应用，到新药研发的高效筛选；从破解复杂密码的难题，到模拟宇宙的演化历程……超级计算的应用领域极为广泛，几乎无所不及。它不仅在科技前沿领域大放异彩，更悄然融入我们的日常生活，为天气预报的准确预测、影视特效的震撼呈现，乃至洗衣液瓶子设计的优化，都贡献着不可或缺的力量。上可算天，下可算地，中能算人，超级计算在维护国家安全、推动科技发展、改善民生福祉等方面均发挥着举足轻重的作用，堪称当之无愧的“大国重器”。

高性能计算机的研制与应用水平，是衡量一个国家科技发展实力与综合国力的重要指标之一，也是全球科技竞争中的战略高地。为此，早在2006年，我国《国家中长期科学和技术发展规划纲要》就已将千万亿次高效能计算机的研发列为优先发展主题，科技部明确提出要掌握千万亿次高效能计算机研制的核心技术，并将“高效能计算机及网格服务环境”项目列为“十一五”期间863计划的重大项目。

首次实现超算CPU和操作系统国产化

2011年10月，我国首台全采用国产CPU与基础软件构建的千万亿次超级计算机系统——“神威蓝光”通过科技部专家组验收。此举标志着我国成为继美国、日本后，第三个具备自主CPU构建千万亿次计算机能力的国家。验收专家组指出，作为国家863计划信息技术领域“高效能计算机及网格服务环境”重大项目成果，“神威蓝光”在高密度组装、全系统水冷技术等方面已达世界先进水平。

据时任国家超级计算济南中心主任顾卫东介绍，“神威蓝光千万亿次高效能计算机系统”配备8704个CPU，均采用自主设计生产的申威1600处理器，系统峰值运算速度达11.07千万亿次，运算速度超过20万台普通笔记本电脑之和。其存储容量达2000万亿字节，相当于6个国家图书馆藏书总量。

“神威蓝光”

得益于多种节能技术、水冷技术及高密度组装技术的应用，“神威蓝光”性能功耗比超过741MFLops/W（百万次浮点运算/秒瓦），即一瓦电灯泡亮一秒的电量，“神威蓝光”可进行7.41亿次浮点运算。

据介绍，“神威蓝光”具有四大突出特点：其一，全采用国产CPU，是我国首台全采用国产CPU的千万亿次超级计算机；其二，系统稳定性出色，远超一般X86集群，9个多小时测试全程无故障；其三，水冷系统先进环保，通过封闭水循环带走主板热量，几乎无水损耗且无噪音，相比风冷能耗降低40%，且大幅提升了单机仓组装密度和器件可靠性；其四，高密度封装，一个机仓可容纳1024个CPU，仅需9个机仓即可实现千万亿次运算规模。

“中国超算军团”崛起

超算领域竞争残酷，衡量标准“简单粗暴”——速度。自1993年起，美、德联合发布“TOP500（全球超级计算机500强）”榜单，每半年更新一次，备受全球瞩目，甚至被写入美国国情咨文，最新排名规定，运算速度若未达每秒500万亿次，便会被剔除。

2001年前，中国无机器入围TOP500。2010年，“天河一号”问世，登顶世界超算。2013年起，“天河二号”更是六连冠。“中国超算军团”崛起之快，引人注目，也遭人嫉妒。2015年，美国禁售超算芯片给中国，阻碍了“天河二号”的升级。

2016年6月20日，TOP500第47届榜单发布，“天河二号”虽未夺冠，但继任者“神威·太湖之光”同为中国制造。这台全用“中国芯”的新王者，速度比前任快近2倍，效率提升3倍。

2018年7月28日，国防科大牵头研制的“天河三号E级原型机系统”在天津超算中心完成研制部署，7月22日通过验收，其运算速度预计为“天河二号”10倍以上。随后，“神威”“曙光”E级原型机也交付。至此，“十三五”高性能计算专项的三个E级超算原型机全部交付，中国超算实现了“三头并进”。

参考来源：中国科普网、央视国际、新华网