揭秘日本最新超算富士通K Computer系统

最新的全球超级计算机TOP500排行榜显示，由日本政府出资、富士通公司制造的K Computer超级计算机以其每秒钟8.16千万亿次的运算能力成为全球运算能力最强的HPC。

    对于超算机而言，日本在20世纪80年代中期开始研发超级计算机，在运算速度方面跟美国可以一决高下，特别是富士通在1993年研发出一个名叫“数值风洞”(Numerical Wind Tunnel)的系统，被誉为当时全世界最快的超级计算机。

    对于全球最快超级计算机K Computer，早在2010年日本富士通公司与日本理化学研究所就已经开始出资研发，这一举措的成果使得日本如今拥有全世界运算速度最快的计算机。

    富士通所打造的“the K Computer”,是由68544个代号“Venus”的SPARC64 VIIIfx处理器所组成的。每个处理器都集成了八个核，总核数高达548,352个，这几乎为Top500榜单上其他系统的两倍。而且一个“the K Computer”的计算性能就比排在它后五位的系统加起来的性能还要强劲 对于日本K Computer超算机，与其它超级计算机不同的是：K超级计算机没有采用图形芯片等加速处理器。尽管K超级计算机的能耗最高，但它也是榜单上效能比最高的超级计算机系统之一

这款名为K Computer的超级计算机系统目前安装在日本神户市的IKEN计算机科学高级学院，由富士通公司负责研发，K超级计算机在被称为“京”，其意思是10的16次方，完成了该系统的千万亿次计算能力的目标。

富士通K Computer系统CPU

    这款名为K Computer的超级计算机由富士通搭建完成，整合了68544个SPARC 64 VIIIfx处理器，每个芯片拥有8个核心，还内置存储器和内存控制器。单颗处理器对角线尺寸高达2cm，采用45纳米制程工艺，耗能58瓦，每秒交付2.2亿次运算。

    对于高密度机架设备而言，稳定的运算是关键。K Computer超级计算机采用空气制冷代替水冷，通过优化设备内部空气流量来保证提供高性能运算环境。为了达到加速内部空气流量的目的，系统主板采用倾斜方式安装。

系统电源模块

    该系统平台有九个电源模块单位提供给每个机架运行，同时采用全冗余设计，保证整个系统有持续的电源支持，有效防止单一电源故障带来的宕机问题

存储系统

    在该平台上提供额外的存储系统，用于存储整个超算机的应用操作系统。另外，除了外部存储系统提供数据存储能力，内部系统也可以支持计算数据和相应结果的存取，保证了与整个系统数据连接。

    正如之前所说，K Computer超级计算机采用空气制冷代替水冷，通过优化设备内部空气流量来保证提供高性能运算环境。 但并不是抛弃传统水冷系统，通过水冷循环管道为处理器和ICC制冷。

水冷管道

    为了保证系统稳定运行，通过水冷管道对系统处理器和ICC有些制冷，通过传感器来实时监测水压，温度以及制冷状况。

I/O系统主板

    为保证内部存系统在进行计算数据与计算结果交换时的高效性，K Computer超级计算机采用六个I/O系统主板安装其中，很好保证数据应用性能。

    从设计完善的系统结构可以看到，K Computer超级计算机从SPARC处理器、电源模块到空气制冷、水冷系统，全面优化系统平台提供高性能运算的基础设备保证，而日本希望借助这一超级计算机的性能解决复杂计算能力突破，以增强全球竞争力