千万亿次(1PF)超级计算机是各国超级计算机领域共同追求的目标，随着天河一号的发布，我国也加入了1PF，相距加入百万亿次(100TF)仅一年时间，比起美国的三年，看似光鲜了很多，但再看效率(见下表)，高达1206PF的峰值运算速度居然只能跑出理论值一半都不到的LINPACK，如果遇到真实程序，恐怕差距更大，为什么我们这么快就能突破千万亿次?为什么实际运行却大幅缩水?这跟天河一号的设计思想有关。

超级计算机取得突破无非两大原因，1.每个运算节点的性能大幅提升;2.运算节点数量大幅提升。

天河一号拥有2560个计算节点，成为我国第一个突破2000个节点的系统(之前的纪录是1920个)，但是，这个级别的提升不足以实现数倍的跨越式发展，目前为止采用通用CPU的运算节点，最强大的是4-way Opteron 8435 2.6G主频，6核，2560个节点峰值运算能力约为638TF，不仅花费巨大，而且突破1PF无望，因此，必须采用其他办法取得突破。

异构是超级计算机领域的新生力量，通用CPU由于对整形运算有较高的要求，同时还有成本的限制，在浮点方面发展只能说四平八稳，够用就好;而以CELL处理器、GPU、Clearspeed计算卡为代表的“浮点怪兽”们则正好相反，大部分精力放在浮点能力上，以PowerXCell8i为例，3.2G主频，8个SPE浮点运算内核，单CPU就能达到102GF的峰值双精度浮点，而6核心的Opteron 8435仅62.4GF;GPU则更加夸张，一片4870X2显卡，750Mhz的主频，单卡就能达到480G的双精度浮点峰值。所以，最好的办法就是采用性能强大的显卡作为协处理器，大幅提升浮点效能，同时在功耗上具有极大的优势，成本当然也是最低的。天河一号实际也是这么做的。天河一号计算机内存

R700的成本估算

按照一般市场价值估算，单片R700按娱乐级产品4870x2的售价估算在3300元左右，而2560片R700价值至少就高达844万，考虑备件和AMD技术支持费用等边际成本，国防科大对R700的采购费用应该过千万，但这千万花费究竟值得不? 请让我们后文来解答。

1.2PF从何而来

根据公开资料可知天河一号由6144颗Xeon处理器(其中5120颗Xeon E5540用于计算)加上2560片4870X2显卡组成，显卡主频为575Mhz(标准的4870X2主频为750Mhz)，峰值运算能力为1206TF(Rpeak)，实测linpack(Rmax)为563.1TF。575Mhz下的4870X2理论双精度浮点能力为0.575*2*800/5*2=368GF ，2560片能提供942.08TF，剩下的263.92TF由5120颗E5540与1024颗E5450完成，GPU在峰值运算中的比例高达78%。

本系统的系统互联为infiniband，根据2009年6月的top500的资料，采用infiniband的Nehalem Xeon系统效率超过80%司空见惯，这里以80%计算Xeon E5540部分，2.53*4*4*5120*0.8=165.8TF，占整个系统563.1TF的29.4%，GPU部分的Linpack约为563.1-165.8=397.3TF，效率为42.3%，在TOP500中排名倒数，换句话说，天河一号虽然号称1.2PF，实际效能等同于0.75PF的其他超级计算机!

对比走鹃

目前排名第一的IBM Roadrunner(走鹃)是第一台异构的超级计算机，每个节点为一台Opteron刀片服务器加上两台PowerXCell刀片服务器组成。天河一号计算机内存其中，6912颗(2008年的数据)双核Opteron主频仅为1.8G，只能提供49.8TF的峰值浮点，因此，Roadrunner的运算能力几乎全部由PowerXCell提供，而且效率超过了75%，仅为47%的天河一号可以说望尘莫及。

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