迟学斌朱鹏武虹吕海峰陆忠华李薇
引言
随着科学研究的不断发展和进步，超级计算能力成为科学创新的重要保障。早在1985年，我国著名科学家冯康和叶笃正先生就指出：“科学计算在当代已经成为科学研究与工程设计的基本方法之一，计算和实验、理论一起成为鼎足而立的第三种科学手段。”“超级计算使得大气科学从一门经验科学变成了理论科学和实验科学，人们可以通过计算模拟来研究和预测天气、气候的变化。”世界上许多国家对计算能力的建设和计算科学的发展都给予了高度重视，普遍认为超级计算对一个国家的国民经济、国家安全和科学技术进步具有战略重要性，是衡量一个国家综合实力的重要标志之一。中国科学院院士李静海在2006年指出：“作为科研的三大支柱（理论、实验、计算）之一，计算的作用将会越来越重要，它体现了一个国家的科研能力和水平，体现了一个学科发展的成熟程度，是国家科技核心竞争力的体现。” 为满足科学研究对超级计算能力和技术支持的需求，在过去20多年里，世界各地纷纷建立了各种类型的超级计算中心，以解决现代科学技术上的重大挑战问题。20世纪90年代，以美国为代表的国际社会提出了许多需要借助超级计算这一手段来解决的科学研究问题，对推动科技发展起到至关重要的作用。近期，世界各地又提出加强超级计算中心能力的建设计划，重点解决需要千万亿次计算能力的科学与工程 计算问题。美国国家科学基金会为此采取措施来支持千万亿次高性能计算机系统研制，以满足包括天体物理和宇宙学、物理学和化学、生命科学、地球科学、系统与工程科学等五大方面的科学与工程计算需求。欧盟也提出了研制千万亿次高性能计算机系统的计划，建立全欧洲的超级计算中心，满足包括气象与气候学、地球科学领域，天体物理学、高能物理和等离子体物理领域，材料科学与化学和纳米科学领域，生命科学领域，工程学领域等五大领域的科学与工程计算需要。
从1985年开始，在美国国家科学基金会支持下，美国相继建立了许多超级计算中心，比较有影响且不断发展壮大的有圣地亚哥超级计算中心（S D S C1）[1]、伊利诺伊国家超级计算应用中心（NCSA2）[2]和匹兹堡超级计算中心（PSC3）[3]等。此后，世界各地又涌现出众多新的超级计算中心，这些
关键词：超级计算中心中国科学院计算机网络信息中心
1 San Diego Supercomputer Center
2 The University of Illinois' National Center for Supercomputing Applications
3 Pittsburgh Supercomputing Center
Communications of CCF 2008/6
33
专题报道／Cover Features
Communications of CCF 2008/6 34表1 TOP500（2007年11月）前30
位中面向科研单位服务的超级计算机
超级计算中心在科学研究中发挥着非常重
要的作用。全球T O P500[4]提供的最新数据
表明（2007年11月公布），世界上70家科研
机构107台从事科学研究的高性能计算机的
LINPACK值4为2775TFLOPS5，占全部高性
能计算能力的39%，其中亚太地区15家（16
台）为248T F L O P S，欧洲25家（31台）为
710TFLOPS。
超级计算中心环境建设
超级计算中心的环境建设是保持其持续
发展的物质基础。如果一个高性能计算机系
统的能力得不到及时更新，该中心就失去了
存在的价值。本文以亚太地区的日本、澳大
利亚和中国，欧洲的德国、英国和俄罗斯，
北美洲的美国等地区为对象，选择其中有代
表性的超级计算中心作简要分析。
日本东京工业大学全球科学信息与计
算中心
全球科学信息和计算中心[5]是2001年由东
京工业大学的计算机中心和科学与技术国际
合作中心联合建立的，主要支持最前沿的信
息技术的研究和教育。中心目前拥有亚太科
研机构中最快的高性能集（Cluster）计算机
火影忍者第二部4 国际上最流行的用于测试高性能计算机系统浮点性能的基准测试。
5 T, tera=1012, 万亿。Tflop, 万亿次浮点运算每秒。
6 Department of Energy
7 National Nuclear Security Administration
8 Lawrence Livermore National Laboratory
9 National Energy Research Scientific Computing Center
10 Lawrence Berkeley National Laboratory
11 Brookhaven National Laboratory
12 Goble Scientific. Information and Computing Center
cvr
13 National Academy of Sciences Communications of CCF 2008/6
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专题报道／Cover Features
Communications of CCF 2008/6 36TSUBAME，其Linpack性能为56TFLOPS，列
TOP500第16位14。主要配置如下：
●节点机：729个Sun Fire™ X4600服务器；
●操作系统：企业服务器版SuSE Linux 9；
●处理器：11664个A M D O p t e r o n™
2.4/2.6GHz核；
微拟球藻
●内存：24TB；
●网络：Infiniband；
●存储：1PB15。
该中心由政府出资，目前重点支持化学
计算及相关的可视化研究，安装了Gaussian、
MOPAC和AMBER等软件。主要服务于东京
工业大学，对其它用户采取收费政策，以谈
判方式确定费用。
澳大利亚国家大学（ANU16）
澳大利亚国家大学[6]是澳大利亚高级计
算协会（Australian Partnership for Advanced
Computing，APAC）的成员单位，负责协
会的日常运行服务工作。澳大利亚高级计算
协会是1998年澳大利亚政府通过教育科技培
训部（Department of Education, Science and
Training）建立的，其目的是领导泛澳大利亚
超级计算基础设施的发展。2000年6月正式确
定了澳大利亚高级计算协会的伙伴联盟，现
有8个单位加入了澳大利亚高级计算协会。
澳大利亚高级计算协会的主要计算能力来源
于澳大利亚国家大学所提供的超级计算机设
施，如SGI Altix 3700高性能计算机系统，其n0706
Linpack性能是8.9TFLOPS，位列TOP500第
200位，主要配置如下：
●操作系统：企业服务器版SuSE Linux 9；
●处理器：1536个Intel IA-64 Itanium 2
1.6GHz；
●内存：3.56TB；
●网络：NUMALink;
●存储：100TB。
该系统由政府出资，重点支持物理、化
学、工程与技术、生物和地球等科学领域的
计算，同时也涉及医药与健康、信息与计算
和通信、数学科学等。澳大利亚高级计算协
会的用户可免费使用该系统，其它用户使用
需要付费，价格面议。
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中国科学院超级计算中心(SCCAS17)
中国科学院超级计算中心[7]成立于2001
年，为科学院内外的科学研究提供超级计算
服务。目前主要运行的超级计算机是联想深
腾6800，该机器曾于2003年在TOP500中列第让子弹飞 配乐
14位（现在已经被排除到TOP500之外），主
要配置如下：
●操作系统：先进服务器版Linux；
●处理器：1024个Intel IA-64 Itanium 2
1.3GHz；
●内存：2.6TB；
●网络：QSNet；
●存储：60TB。
该中心由中国科学院出资，主要支持的科
学计算领域是化学、物理、地球科学、环境科
学、材料科学、生物科学、药物学和大气科学
14 2007年11月。以下TOP500数据凡未特别另外注明的均来自2007年11月表格
15 P, peta=1015, 千万亿，TB，千万亿字节
16 The Australian National University
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37
17 Chinese Academy of Sciences Supercomputing Center 18
Shanghai Supercomputer Center 19
Forschungszentrum Juelich 20
Leibniz Rechenzentrum
等。目前，该中心采用院内用户免费与收费相结合、院外用户收费的运行服务模式。
上海超级计算中心（SSC 18）
上海超级计算中心[8]成立于2000年12月，是2000年列为上海市政工程建设一号工程的“上海信息港主体工程”之一，是国内第一个面向社会开放、资源可共享、设施一流和功能齐全的高性能计算公共服务平台。该中心拥有的曙光4000A 高性能计算机系统Linpack 性能为8TFLOPS ，曾位列2004年6月TOP
500第10位（2007年11月名列TOP500的第250位），其主要配置如下：
● 操作系统：Turbo Linux 8.0；
● 处理器：2560个AMD x86_64 Opteron 2.4GHz ；
● 内存：4TB ；
● 网络：Myrinet 2000；● 存储：20TB 。
该中心由上海市政府投资，面向工业应用，兼顾科学计算，系统安装了大量的商业软件来满足不同用户的应用需求。重点支持的应用领域有汽车、航空、航天、船舶、核电、电子、通信、装备制造、机电和土木工程等，支持的研究领域有计算化学、基因测序、药物筛选、材料设计、高能物理、天体物理、粒子物理、地球物理、海洋模拟和气候模拟等。该中心采用收费方式提供超级计算服务。
德国朱利希超级计算中心 (JSC 19)
朱利希超级计算中心[9]隶属于德国核物理研究所，目前主要提供服务的超级计算机是两台IBM 的蓝基因（Blue Gene ）系列，一台是37TFLOPS 的IBM 蓝基因/L ，列TOP500第28位，另一台是167TFLOPS 的IBM 蓝基因/P ，列TOP500第2位。该中心始建于20世纪
80年代，系统使用的都是美国著名公司的产品。这里只给出IBM 蓝基因/P 的主要配置：
● 操作系统：企业服务器版SuSE Linux 10；● 处理器：65536个PowerPC 450 850MHz ；● 内存：32TB ；
● 网络：10 Gigabit 以太网。
该中心由政府出资，为核物理研究所的科学研究提供计算服务，不对外服务，支持的研究领域为网格技术、环境科学、能源科学、生物医学和材料科学等。
德国莱布尼兹计算中心（LRZ 20）
莱布尼兹计算中心[10]为德国巴伐利亚地区提供计算能力，同时也为全国科研服务，拥有SGI Altix 4700高性能计算机系统，其Linpack 性能是56TFLOPS ，列TOP500第15位。主要配置如下：
● 操作系统：企业服务器版SuSE Linux 10；● 处理器：9728个Intel IA-64 Itanium 2 1.6GHz ；
● 网络：NUMALink 。
该中心由政府出资，主要支持的研究领域为：网格技术、多粒子物理、计算化学、并行算法和并行实现技术研究。
英国爱丁堡大学超级计算中心
爱丁堡大学超级计算中心[11]拥有的超级计算机数量很多，目前正在运行的主要有CrayXT4，其Linpack 性能为55TFLOPS ，列TOP500第17位；IBM Power5，1536处理器，峰值9TFLOPS ；IBM Blue gene/L ，2048处理器，峰值5.7TFLOPS 。CrayXT4的主要配置如下：
● 操作系统：UNICOS/lc ；
● 处理器：11328个核（超威x86_64 Opteron 2.8GHz ）；
● 内存：33TB ；
● 网络：XT3 Internal ；● 存储：576TB 。
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