美国研制超级计算机 或成全球最快

11月6日消息，美国能源部下属橡树岭国家实验室（Oak Ridge National Laboratory）近日宣布，其开发的新一代超级计算机泰坦（Titan）运算性能超过20 PetaFLOPS（Peta，10的15次方，表示千万亿次；FLOPS，每秒浮点运算次数），可望在本月公布的超级计算机TOP500中夺冠。

Titan由2009年最快的超级计算机Jaguar升级而来，Jaguar是2009年11月及2010年6月超级计算机TOP500的冠军。由IBM打造的超级计算机Sequoia夺得了2012年6月的TOP500冠军。

Titan拥有18688个计算节点，每个计算节点拥有1颗AMD Opteron处理器和1块NVIDIA Tesla K20 Kepler（GK110）加速卡，使用的AMD Opteron处理器为Opteron 6274，产品基于16核设计，所有Titan共拥有299008个处理器核心，而每个处理器配备32GB DDR3内存，内存总容量为598TB。

Titan的处理器核数仅高出Jaguar 30%，但借助图形处理器的帮助，因此能在相同的200个机柜空间内提升十倍的指令周期，耗电量从原本的7 megawat增长至9 megawat，电源效率为原本的5倍，预计一年电费为一千万美元。

橡树岭实验室主管James Hack指出，Titan让科学家可以建立更精准且更详细的物理仿真系统，改善仿真系统可以增快替代能源及能源效率的发展、有助于辨识或开发新材料，更有机会建立先进的气候预测等领域的发展。

美国能源部橡树岭国家实验室将Jaguar计算机进行一番改造，在其中使用了NVIDIA公司的 Kepler GPU，使Jaguar计算机摇身变为Titan计算机。据橡树岭国家实验室报告，Titan的理论峰值性能超过20 petaflops。

研究人员正在将NVIDIA公司的Tesla K20 GPU加速器插入泰坦计算机。泰坦计算机约 90% 的性能来 自 18,688 颗 NVIDIA Tesla K20 GPU 加速器。 这些 GPU 加速器基于史上最快、最高效的高性能计算架 构 NVIDIA Kepler架构。

研究小组成员正在给Titan安装GPU加速器。Titan的计算速度是Jaguar 的10倍，且能源效率是前者的5倍。研究人员预计今年11月公布的TOP500超级计算排名时，Titan将成为冠军，至少也能成为亚军。

工作人员装正在装配Titan。“功耗问题正在改变一切，它驱使我们彻底改造制造处理器的方法。”NVIDIA公司Tesla业务部门首席技术官斯 蒂夫·斯科特说。从Jaguar到Titan，超级计算机的性能发生了质的飞跃，而每瓦性能比也得到了显著的提升，在Jaguar上 18688（224256核心）个处理器提供了2.3 PFlops的计算性能，而功耗是7000KW，而Titan借助18688个处理器和18688 颗GPU就可以提供20 PFlops的计算性能，而功耗也只有9000KW。

工作人员正在安装泰坦计算机上的存储栈一块嵌板。Titan比Jaguar运算快，但它的体积并不比Jaguar大，这使得Jaguar自身能够升级为Titan。

Titan在材料科学、气候变迁、生物燃料、天体物理、燃烧学和核能这六个领域都拥有一个旗舰应用程序。Titan在核能领域的应用程序名为“Denovo”。 Denovo程序用来模拟核反应中的中子的行为，可以帮助工程师设计性能和安全性更高的核电厂。

泰坦启动时将运行至少6个程序，其中包括一个以燃烧模拟为中心的程序。该程序用来模拟湍流燃烧。这幅图显示了乙烯在与热空气混合时的喷射火焰稳定。图像左侧是混合速率的一个指示器，右侧是混合度指示器。

台泰坦计算机将被一些科学家和工程师使用，其中包括2013年美国能源部INCITE奖项的获得者。

文/腾讯科技