“神威1”计算机系统的介绍

1. “神威1”计算机系统的介绍

“神威1”的研制成功使我国巨型计算机研制和应用领域取得的重大成果，峰值运算速度为每秒3840亿次，其主要技术指示和性能达到国际先进水平，它标志着我国继美国、日本之后，世界上第三个具备研制高性能计算机能力的国家。

2. “神威1”计算机系统的正式开放

2000年7月25日开始，我国最先进的大规模并行计算机系统---“神威1”正式向社会开放。

3. “神威1”计算机系统的性能

中国制造的“神威一号”高性能计算机于1999年8月问世，峰值运行速度为每秒3840亿次，在当今全世界已投入商业运行的前500位高性能计算机中排名第48位，能模拟从基因排序到中长期气象预报等一系列高科技项目的实验结果。它的成功研制，使我国继美国、日本之后，具备了研制高性能计算机的能力，中国的科学研究与经济建设将因此而有了一道神奇的力量。“神威一号”降生之时，恰逢中国50周年大庆来临之际，就是利用这台计算机的科研成果，9月30日午夜，中国气象局的领导向江总书记准确地预告了10月1日的天气变化。挟裹国庆建功的骄人战绩，“神威一号”，凭借自己的不凡身手，向着科学研究和国民经济建设的主战场奋勇挺进———集合数值天气预报系统，是中国气象局借助神威一号开展的一个重要课题。以前，限于技术条件的制约，我们做全球天气预报只能做一个样本，就是利用美国进口的700亿次计算机也只能做8个样本，预报7天的天气。“神威一号”的问世，使气象工作者有了高性能计算的手段。在神威机的帮助下，他们成功地做出了10天天气预报，并正在向做更长期的预报而努力，其精确预报范围缩小到方圆5公里，形象地说，北京西城刮风、东城下雨，“东边日出西边雨”的情景预报已经成为现实。还记得前不久轰动世界的人类基因组测序计划提前完成的科学成就吗？中国科学家有幸成为这一伟大科学成就与历史进程的参与者。就在这一计划顺利推进的同时，作为现在测序的补充，中科院生物物理所利用“神威一号”进行了“人类基因电脑克隆系统”的研究。这一归属于生物信息学基础理论课题的研究工作，也是国家自然科学基金资助的重要科研项目。在神威机上，科学家们成功地运行250多个小时，拼接了全长的基因特征序列表达式，从中得到了人类上千条cDNA，进而可能得到数百条新基因候选序列；科学家们完成了心脏基因克隆运算，使我国的基因科学研究达到了国际水平，使中国基因研究在人类基因研究中占有了一席之地，从而大大提高了我国的国际竞争力。正如国家计委高技术司副司长綦成元所说，神威计算机，使我们有能力做成了许多过去想做而无法做的事，极大地提高了我国的科学研究能力。神威的故事三天三夜也说不完。这里，我们不妨再记述几件“神威一号”参与国民经济建设的趣事。石油勘探是一件苦差事。聪明的科学家们发明了“地震找油”的方法，大大提高了找油的速度和效率。所谓地震找油，就是在指定的地区，通过人工放炮，制造地震，然后采用仪器接受地震波，进而分析波动找出石油的一种方法。这当中，有大量的数据需要分析、处理，过去在亿次机上要10年才能得出结果，速度慢，时效差。在神威机的帮助下，石油天然气公司物探局的科研人员，在辽河油田石油勘探中，开发出了地震成像并行处理系统，实现了大规模地震数据三维成像处理，结果仅用10个小时，就得出了结果。这就大大提高了钻探成功率，降低了勘探风险。新药的研制、开发是国际公认的周期长、耗资大的工程项目。一般的新药研制起码要三五年，甚至10年时间。化学试验、动物试验、临床试验……十分费时费力。中国科学院上海药物所的科研人员利用神威机进行新药———青蒿素的研制。在神威机上模拟化学、动物试验，模拟药物在人体内的反应……筛选了20万个分子，过去要花好几年时间，现在只花了3个月，大大加快了筛选速度，科学家对加快新药研制有了信心。神威机问世一年并成功运行证明中国有能力开发，也能成功地应用高性能计算机。

4. “神威”高性能计算机的功能是什么？

“神威Ⅰ”计算机由国家并行计算机工程技术研究中心牵头于1999年9月研制成功并投入运行。2000年7月26日面向社会开放使用，2001年在上海超级计算中心顺利通过验收。“神威Ⅰ”电脑的研制成功，大大提高了我国电脑的计算水平，使我国成为继美国、日本之后，世界上第三个具备研制高性能电脑能力的国家。


“神威”是一种可缩放大规模并行计算机系统，其峰值运算速度可高达每秒3840亿浮点结果，位居当时全世界已投入商业运行的前500位高性能计算机的第48位。其系统主要由主机系统、前端系统、磁盘阵列系统和软件系统组成，并配备了大容量主存和磁盘阵列、与工业标准兼容的分布式并行操作系统、多种并行程序开发及支持环境、科学计算软件库、数据库系统和可视化系统等。“神威广主机使用的是流行的UNIX系统，自行研制的并行UNIX操作系统与标准的UNIX操作系统目标级兼容。系统配有多种并行语言和并行支撑环境，其中包括高性能FOran、OpenMP、并C．PVM、MPI和PJAVA等，兼容Fortran语言和C语言。集国际上众家之长的可视化并行编程环境，可以帮助程序员进行程序开发和调试。系统中的科学计算可视化工具可以实时地将计算出的数据转换成图形图像显示出来。另外用户还可以在Intranet／Internet上使用神威主机。“神威Ⅰ”计算机系统用户界面友善，提供完善的系统性能检测、并行调试工具和并行程序自动生成工具。


目前，“神威Ⅰ”计算机系统主要应用于气象气候、航空航天、信息安全、石油勘探。生命科学等领域。在“神威Ⅰ”运行10个月的时间里，完成了28项科研课题，取得了丰硕的应用成果，在国民经济建设中发挥着积极作用。中国气象局开发出集合数值天气预报系统，“神威Ⅰ”电脑在8小时内完成32个样本、10天全球预报，填补了国内空白。中科院生物所开发人类基因克隆系统，运用“神威”电脑完成了人类心脏基因克隆运算，取得了国内独有、达到国际先进水平的成果。中科院软件所开发的油藏数值模拟系统对13年开采数据的计算时间仅4小时37分钟，提高了油藏技术人员工作效率。中石化公司开发地震成像系统时，过去花了10年时间没有计算完的数据，“神威上”电脑只用了8小时就计算完成。