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美國的?Jack Dongrra?教授等于?1993?年發起了全球超級計算機排名?TOP500,其成為高性能計算機發展的風向標。世界上浮點運算速度最快的機器從?1988?年的?2 Gflops?增長到?2018?年?11?月份?143 Pflops,提高了760?億倍。高性能計算機被視為世界各國競相爭奪的科技戰略制高點,是國之重器。西方國家對中國實施了長期的技術封鎖和市場壟斷,歷史上巴統對中國進口計算機在性能指標上的限制、進口的計算機要關在玻璃房子里被外國員工監管使用,都是曾經發生過的事件。
目前,中國高性能計算機領域存在的沒得用、不適用、用不起的嚴重問題制約著國家的可持續發展。①沒得用。正如李國杰院士曾經報告指出,“盡管我國也研制了一兩臺上億次的計算機,但從總體來看,我國的計算機水平比國外落后十幾年”。在計算資源嚴重不足的形勢下,國家全力研制的有限的幾臺高性能計算機系統僅能滿足少數國家重要戰略部門的需求,其他用戶能得到的機器的性能與國外相比差?10?年以上。②不適用。可用的系統主要是大型機和大規模并行計算機(MPP)等“專用”系統。這里的專用并不是說它們只能運行某種應用,而是指組成部件是專門設計的,如?CPU?板、內存板、I/O?板和操作系統,都是不能在其他系統中使用的。因而導致用戶群窄小,只應用在科學計算類的“象牙塔”中,對各行各業的迫切需求的適配性很差,計算效率很差。③用不起。由于高性能計算機一直被視為國之重器,國內市場被?IBM?等國外企業壟斷,價格昂貴,國產品牌的市場基本為零。國內科研單位研制的有限的幾臺高性能計算機系統由于技術架構的原因價格性能比很高,沒法大面積推廣,更沒法形成產業。
作為中國高性能計算機研制的重要力量,中國科學院計算技術研究所、國防科技大學和江南計算所等國內企事業單位從?20?世紀?90?年代開始,堅持不懈地開展了追趕與超越美、日等西方國家高性能計算機的研制工作。中國科學院計算技術研究所在“863”計劃?306?主題支持下成立了國家智能計算機研究開發中心(以下簡稱“智能中心”),著力發展既要“頂天”更要“立地”的高性能計算機。尤其要攻克應用廣、臺數多,以及形成高性能計算機產業的難點。重點發展低費效比的架構與并行處理技術,從共享存儲對稱多處理器結構(SMP)開始,到海量并行處理結構(MPP),最后發展機群系統(Cluster)架構,有效踐行了“863”計劃提出的“頂天立地”戰略。在基礎理論創新、關鍵技術突破、應用推廣和產業化推進上作出系統性的貢獻。