7168颗英伟达GPU 天河超级计算机揭秘

品牌：nVIDIA 显示芯片

国家领导人关怀下的天河一号

    2010年12月22日下午，再度造访中国的NVIDIA总裁黄仁勋先生在结束昨日GPU高性能计算峰会之后，来到了位于天津滨海新区的国家超级计算机天津中心，并参观了目前世界上最快的超级计算机“天河一号A”，而就在这个运算能力全球第一的超级计算机中，使用了7168颗NVIDIA Tesla M2050 GPU。

国家超级计算天津中心

NVIDIA总裁黄仁勋先生在超算中心主任刘光明陪同下参观

    国家领导人关怀下的天河一号

    天河一号是整个中华民族的骄傲。就在进入超算中心大厅之后，首选映入眼帘的就是国家主席胡锦涛亲笔题写的“天河”两个大字，以及鼓励科研人员不断进取创新的话语。同样在获得世界最强的超级计算机第一之后，国务院总理温家宝也第一时间来到了国家超级计算天津中心，参观并慰问了广大科研工作者，并发表了重要讲话。可见，国家领导人对我国超级计算机的发展是寄予了厚望并给予了大力的支持，天河一号今年能取得这样的成绩，并获得国家领导人的高度认可，更是激励了科研人员积极参与的热情。

天河一号“身子小力气大”

    天河一号“身子小力气大”

    “天河一号”由140个机柜组成，每个机柜1．45米宽、1．2米深、2米高，排成13排，这个方阵占地约700平方米，总重量约160吨。站在“天河一号”前，会觉得“天河一号”气势宏伟、震撼人心。但实际上，“天河一号”在世界上已有的千万亿次超级计算机中（多数占地近千平方米），算是一个身材苗条的小个子。“天河一号”在实现高密度计算方面做得相当好，紧凑、装机密度高、相对占地较少、节约空间，并且采用冷冻水空调密闭风冷散热方案，散热效率高。

    解剖天河一号 Tesla现身其中

    在NVIDIA总裁黄仁勋先生参观天河一号的过程中，来自国家超级计算中心的工作人员将其中的一台机柜打开，并把参与其中的GPU计算结点的模块取了出来，使得我们能够近距离的接触到，NVIDIA Tesla M2050 GPU是如何参与天河一号的通用计算工作的。在机柜前，黄仁勋先生非常高兴的与工作人员一起手持GPU计算结点的模块，进行了合影。

天河一号内部系统构成

    天河一号内部系统构成
 
    天河一号系统分为硬件系统和软件系统两个层面。而在硬件系统组成中，又分为计算机处理，互联通信，输入输出，监控诊断和基础架构五个分系统。而计算机处理部分则相当于我们所使用的电脑主机，但是超级计算机由三部分计算节点组成，这就是飞腾CPU计算结点，Intel CPU计算结点和GPU计算结点。

    其中飞腾CPU计算结点是完全由国内自主研发的GT-1000处理器构成，每个结点试用4个处理器，提供高访存带宽，四路并发访问可达到128GB/s。Intel CPU计算结点使用了4个Intel EP 6核CPU，搭配了192GB的DDR3内存，支持QPI直连和处理器的SMP互连。而GPU计算结点则是2个NVIDIA Tesla M2050 GPU组成。

    硬件系统的重要一环还包括互联网通信部分，只有提供足够带宽的互联网通信，才能使得数据快速通过从而提高运算效率以及运算能力。“天河一号A”通过使用自主研发的处理器、网络、互联芯片，让14336颗Intel处理器、7168块NVIDIA Tesla计算卡，以及2048颗我国自主研发的飞腾FT-1000八核心处理器，总计20多万颗处理器核心协同运算。

天河一号的应用和面临的挑战

    天河一号A的应用领域

    “天河一号”在完成安装部署以及系统调试成功后，现已面向国内外市场，为包括石油勘探数据处理、生物医药研究、航空航天装备研制、卫星遥感、基础科学理论计算等领域内的大规模计算提供服务。超级计算机多用于计算密集的科学仿真，在能源、石油、地球物理、气象、科学计算、生物信息、网游、金融等各种领域应用广泛。

应用信息产业方向的介绍

现场展示的应用

    天河一号A的面临的挑战

    来自中国家超级计算天津中心主任刘光明表示，如果没有GPU，天河一号A的性能与效率几乎是不可能实现的。天河一号”的投入运行，将有力带动中国的科技进步和经济、社会发展，国家超级计算天津中心将基于“天河一号”，向全中国乃至全世界开放，为人类的科技进步做贡献。然而在目前来看，如何让这台超级计算机运行更多计算，亟需解决的包括软件，特别是需要CUDA编程方面的人才加入，才能让这台超级计算机的效率和能力进入一个更高的应用层面。