神威太湖之光：世界首台每秒超过10亿亿次超级计算机

斗转星移，气象更新。百亿亿次超级计算机，被公认为“超级计算机界的下一顶皇冠”，是人类解决能源、健康、环境和气候变化等问题必不可少的工具。在向百亿亿次超级计算机进军的过程中，中国不仅向世界证明了可以领先全球制造出最快的超级计算机，也可以“以我为主”制造出其配套所需的芯片。

2016年，采用“中国‘芯’申威26010”的“神威太湖之光”计算机系统在国际超算大会发布的超级计算机榜单中一举夺冠。“神威太湖之光”峰值性能达每秒12.54亿亿次，成为世界首台运行速度超10亿亿次的超级计算机。“神威太湖之光”设计稳定运行的最大浮点运算速度为每秒9.3亿亿次，功耗从17 808 kW降至15 371 kW。

与“天河二号”采用英特尔处理器芯片不同的是，“神威太湖之光”使用申威26010众核处理器芯片。申威26010采用64位自主申威指令系统，采用28纳米节点工艺，主频1.45G，拥有260个核心，双精浮点峰值高达3.06 TFlops。申威26010的研制，为使用众核处理器构建超算系统开辟了途径。此前的2012年，神威蓝光超级计算机使用8 704片申威1600处理器芯片和神威睿思操作系统，实现了计算处理器芯片和操作系统的国产化。

回过头看，1951年成立的无锡江南计算技术研究所于2003年开始自主设计高性能芯片，其技术源头可以追溯至美国数字设备公司的Alpha 21164。美国数字设备公司于1992年推出Alpha架构，1995年开始研发21164芯片，1998年推出新型号21264。尽管美国数字设备公司由于经营不善被康柏收购，但是Alpha架构却仍值得开发。当年，AMD试图开发重整数、轻浮点、高频率、高功耗、高价格的K6―3架构，但在市场中一败涂地。研发部门不知所措之际，AMD的行政部门作出了正确的决定：并购美国数字设备公司的芯片研发部门，以Alpha 21164为基础开发K7―Athlon。K7―Athlon一经推出，便以其出色的浮点计算能力，在与英特尔处理器的竞争中占据游戏处理器的性能优势。一时间，“办公Intel、游戏AMD”成为公众的认知。此后，AMD的K7至K10核心架构未变，而英特尔直到推出酷睿I处理器才得以改变局面。(www.xing528.com)

不过，原美国数字设备芯片研发部门的员工，由于研发方向和条件不认同等原因，先后离开了AMD。美国数字设备被康柏收购后，惠普和康柏于2001年合并，此后Alpha架构被束之高阁，指令集和微结构都不再更新。20年过去后，只有申威仍在继续自主扩展Alpha架构的指令―申威1、申威2、申威1600、申威1610、申威5等均是其产品，而申威在多年的开发中已形成了发展路线的自主权，同时开发了神威睿智编译器，研发了基于Linux的神威睿思操作系统，从此走上了自主开发的新路。

2018年5月的第二届世界智能大会上，国家超算天津中心对外展示了我国新一代百亿亿次超级计算机“天河三号”原型机。“天河三号”原型机采用我国自主研发的飞腾CPU、天河高速互联通信、麒麟操作系统，综合运算能力与采用英特尔处理器的“天河一号”相当。