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让天有可测风云 速度极其骇人的蓝色基因 |
2009-05-06 |
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2007-7-2 18:11:00 文/陈翔 出处：中国计算机报 上周刚出台的超级计算机蓝色基因/P的计算能力居然突破了千万亿次级别计算的屏障，它如何能够达到如此高的运算速度，又有哪些用户会对它感兴趣呢？
6月26日又是一个创新起点。这天，IBM推出了超级计算机蓝色基因的第二代产品——蓝色基因/P。蓝色基因/P的性能几乎是其上一代产品蓝色基因/L的3倍，而后者在此前还是世界上最快的超级计算机。
蓝色基因/P标志着世界上已知的最强大超级计算平台的最新进展，它能够以超过1 petaflop，即每秒1000万亿次计算的速度连续运行。一个形象的对比可以让你理解它到底有多快：它的计算能力超过家用笔记本电脑的10万倍，每秒处理能力超过将近2.4公里长的笔记本电脑能力的总和。蓝色基因/P还能够通过配置达到3 petaflops的速度，这在几年前被很多人认为是不可能达到的性能水平。
最快的内部结构
为什么蓝色基因/P在计算性能上能够有如此惊人的突破？同上一代产品蓝色基因/L一样，蓝色基因/P也采用模块化设计，使用能够按照需求进行添加的机架结构。
一个蓝色基因/P芯片上集成四个PowerPC 450处理器(850MHz)，每个芯片每秒可以处理136亿次运算。一块2×2英尺的电路板上可容纳32个这样的芯片，提供每秒4350亿次运算，这就超过了典型的基于双核商用处理器的40节点集群的处理能力。在一台6英尺高的机架中共可放置32块这类结构紧凑的电路板，这样，每个机架的运算速度可以达到每秒13.9万亿次，这比当今最快的家用电脑还要快1300倍。
运算速度达到1 petaflop的蓝色基因/P配置有294912个处理器、72个机架系统和1个高速光网络。同时，蓝色基因/P系统还可以扩展到配置884736个处理器、216个机架的集群，以达到3 petaflops的性能。标准的蓝色基因/P的配置将是每个机架容纳4096个处理器。
蓝色基因/P和蓝色基因/L之间主要区别是：第一，前者比后者在每个芯片中采用更多和更快的处理器，采用更多的内存和新的SMP模式来支持多线程应用，这种SMP模式能将蓝色基因/P移植到一种类似商业集群的编程环境中；第二，前者极大地扩展了连接网络的性能；第三，软件是蓝色基因/P的重要升级内容，无论是系统管理、编程环境还是应用支持都得到了全面更新。
蓝色基因超级计算机的操作系统基于开放源代码Linux。应用程序可以采用通用语言如Fortran、C、C 和基于标准的MPI通信协议来编写。蓝色基因/P兼容当前运行在蓝色基因/L上的各种应用，包括物理、化学、生物、航天、天体物理、遗传学、材料科学、宇宙学和地震学方面的领先研究应用。目前，有很多独立软件厂商准备将现有的工具和应用移植到蓝色基因/P超级计算机上，这些厂商包括Gene Network Sciences、TotalView Technologies、Tsunami Development LLC、Visual Numerics和IMSL。
绿色设计同样惊人
除了骇人的计算能力，蓝色基因/P在能源效率和空间节省方面的表现也可圈可点。这是因为，它的产品线源自IBM一项开发高可扩展性和高可靠性的科学计算平台的计划。在蓝色基因中，设计人员跨越了当今最新超级计算中的两大限制条件——能源使用和空间需求问题。与其他商业设计相比，蓝色基因超级计算机在构建时专门考虑了如何适应更小的空间及使用更少的电力能源。现在，蓝色基因/P与其他超级计算机相比，在能源效率方面至少提高了7倍。
蓝色基因出色的能效设计和计算模型也曾经一度被认为非常奇异，但它对整个业界产生了很大影响，特别是对那些希望在降低能源使用的同时，得到更高性能的人们。蓝色基因的突破设计采用了很多小型的低能耗芯片，它们在系统内部通过5个专用网络进行互连。
谁是第一批用户
目前，很多世界知名的研究实验室和笔记本电脑已经开始订购蓝色基因/P。美国能源部Argonne国家实验室将于今年晚些时候在美国部署第一台蓝色基因/P。德国的马普学会等也计划于今年年底安装蓝色基因/P。其他部署蓝色基因/P的用户还包括纽约州立石溪笔记本电脑和位于纽约的布克海文国家实验室，以及位于英国的Daresburg实验室的科学与技术设施委员会。
Argonne国家实验室主管Robert Rosner表示：“我们把这次部署蓝色基因/P看作是发展战略合作伙伴关系以进一步推动计算进步来支持创新科学的一个新阶段。”
在Forschungszentrum Julich研究中心，研究人员使用蓝色基因/L已经有两年时间了，新的蓝色基因/P将允许他们在保持可接受的能源预算的前提下开展更多的科学创新工作，如粒子物理和纳米技术方面。其超级计算中心主管Thomas Lippert表示：“蓝色基因/P强大的计算能力和较低的电力消耗使我们能够极大地提高那些非常复杂和密集计算运算法则的性能。”
链接:蓝色基因简史
2000年：美国能源部开始与IBM合作，计划投入经费来研发一台超级计算机，用来探索高性能计算机的设计方向。
2003年：蓝色基因的原型机经过3年研发，终于浮出水面。当年11月，它一举登上世界超级计算机500强排行榜(TOP500)第73名。
2005年11月：IBM宣布蓝色基因/L创造了280.6万亿次计算/秒的性能纪录，在该月TOP500上位列榜首。蓝色基因系列共有19台上榜，并稳守冠、亚军。
2007年6月：IBM推出了蓝色基因/P，性能为其上一代产品蓝色基因/L的3倍。
蓝色基因应用
让天有可测风云
美国国家大气研究中心与科罗拉多笔记本电脑合作，采用了IBM蓝色基因超级计算机来仿真海洋、天气和气候现象，并研究它们对农业生产、石油价格变动和全球变暖等问题的影响。
构建“蓝色大脑”
IBM与瑞士洛桑理工学院(EPFL)共同宣布一项联合制定的“蓝色大脑”计划——通过IBM蓝色基因超级计算机的强大计算能力，创建出人类大脑皮层这一最大、最复杂的人脑部分的详细虚拟模型。
仿真蛋白质
IBM有一个应用软件Blue Matter，它可被用来在蓝色基因之上运行蛋白质动态仿真。目前采用Blue Matter进行的实验包括：在隔膜蛋白质环境下的G蛋白偶联受体仿真、Omega-3脂肪酸及胆固醇仿真和细胞分裂及聚变的关键脂质仿真。
关于蓝色基因
百度一下，找到相关网页约640,000篇。蓝色基因:国际商业机器公司(IBM)致力于尖端超级计算的一个项目:在计算机体系结构中,在必须编程和控制整体并行系统的软件中和我们在重要生物学的高级计算应用如:蛋白质折叠.代表系统是蓝色基因/L(Blue Gene/L),他的峰值运算达速度达到360 Teraflops(Linpark基准运算).
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