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5月28日，一则发表在国外知名高性能计算新闻网站HPC Wire上的消息，显得格外引人注意。该新闻的标题为“Is China Set to Unveil Record-Shattering Supercomputer?”。文中指出，“根据多方消息，中国已经有了高达50 PetaFLOPS（Peta FLoating-point Operations Per Second，每秒千万亿次浮点运算）的新一代超级计算机。该超级计算机基于Intel 的MIC众核体系结构，即将在今年6月份最新更新的Top500（超级计算机排行榜）上揭开其神秘面纱。”之后，华尔街日报等多家国外媒体也推出了类似报道。 与此同时，国内在微博上开始转发天河二号的消息，相关人士纷纷提醒大家关注6月份更新的Top500。美国田纳西大学ICL(Innovative Computing Laboratory,创新计算实验室)的主任，同时也是美国橡树岭国家实验室的Jack Dongarra教授更是在6月3日在自己的个人主页上传了一份技术报告。据称，该技术报告来自于他于5月底被邀请前往国防科大参加的一个国际高性能计算研讨会。里面详细提到天河二号的一些技术细节和性能指标。至此，可能封顶Top500的中国下一代超级计算机呼之欲出。

超级计算机，通常代表的是人类先进掌握的处理数据速度的极限。超级计算机的概念由知名超级计算机制造公司 Cray的创始人Seymour Cray在20世纪60年代提出。不过那时的计算机仅仅是体积庞大而已，至于性能，可能还比不过当今的袖珍计算器，更比不上桌面台式机。当时所谓的超级计算机其实也就是由若干个处理器组成。进入20世纪？年代，随着个人PC的兴起，超级计算机才开始走向由成百上千个处理器组成的真正“庞然大物”。以在2012年11月公布的Top500排行版上占据首位的Titan超级计算机为例，其一共由560640个核组成，峰值计算能力高达17.6 PetaFLOPS，是世界首台超级计算机CDC 6600的200亿（21010）倍。

研发制造超级计算机具有重大意义：首先，超级计算机广泛应用于科学研究、国防建设等尖端领域。在科学研究方面，基因以及蛋白质序列分析，地球气候建模分析，分子动力学仿真、高能物理等都需要借助超级计算机强大的数据处理能力；在国防军事领域，现代化的战争对信息化、兵力部署、后勤保障等的要求都可以归结为基于大数据、多变量的实时优化问题。实时求解该类问题，需要有强大的计算能力作为保证。其次，以核试验为例，传统的核试爆由于对环境破坏巨大，需要承受巨大的国际舆论压力，目前基本上已经不被各国采用。与之相对的、采取小规模临界核试验获取部分实验数据，并且综合以往经验、数据构建模型进行仿真的方式，逐渐成为主流。而模型的仿真求解，对数据处理能力也是一种挑战 。在这些有着海量数据，并对时效性要求较高的高精尖领域，超级计算机都发挥了巨大的作用。

从技术层面上看，超级计算机由于经历了半个多世纪的发展，产生了巨大的变化。现今，通过海量处理器而组成的集群系统是主流设计。在单个节点上，部署多核、众核的处理器，并且伴以协处理器或者专用加速部件；而不同的节点之间，通过高速网络连接通信，进而组成超级计算机。从硬件上看，高性能处理器，协处理器以及专用加速部件都是组成系统的重要计算单元。早期的超级计算机，大多由大量单一种类单一处理能力的处理器构成，这种结构被称为“同构”（homogeneous）。但如今，“异构”（heterogeneous）平台变得越来越流行。异构是指计算单元由不同处理能力及种类的处理器构成。例如天河一号以及当今最快的Titan超级计算机就都是由CPU以及GPU组成的异构机器。同样，TACC（Texas Advanced Computing Center，德州高级计算中心）的超级计算机“Stampede”以及即将发布的天河二号都采用了多核与众核混合集成的构架。除了高性能的计算单元，高性能存储、高性能的互联以及包括操作系统、文件系统，编译器、编程模型等在内的整个软件生态环境也是超级计算机的关键技术。

截至2012年11月，根据Top500超级计算机排行榜上的分布，世界上现有超级计算机主要在以下几个地区：美国（251）、 中国（72） 、法国（21）、德国（19）、英国（24）和 日本 （22）。不管在超级计算机的数量上还是排名上，美国在该领域都遥遥领先，而中国、法国、德国、英国和日本都有不俗的实力。其中特别是日本，虽然超级计算机的数量不多，但大都占据Top500较为靠前的位置，有着强劲的实力。值得一提的是，虽然美国是Top500上的头把交椅的常客，但中国和日本都在近10年内有机器问鼎。在目前Top500上进入前10名的机器，美国、欧洲、日本、中国都有，由此可以看到在超级计算机领域的激烈竞争。

本系列将以天河二号的发布为契机，旨在向公众介绍关于超级计算机及其相关背景知识。所涉及的内容包括超级计算机的排名方式、所采用的先进技术、世界部分知名的超级计算机 介绍等。另外，本系列文章也会简要介绍美国、欧洲、日本和中国的超级计算机发展历史和现状。通过以史为鉴，对未来在高性能计算领域各个国家的角力提供参考。

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