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K computer快得令人难以置信

为高速运算而生

K computer是世界上第一台速度突破每秒万万亿次计算的超级计算机。 那么每秒万万亿次计算究竟有多快呢?

10个“一千兆”或10万亿相当于数字1后附16个零,该数字在日本语中可用“Kei”表示。 这也是该超级计算机被称为K computer的原因。

10万亿的运算相当于全世界70亿人每秒执行一次计算,每天24小时执行,并且共执行约17天。 K computer能够在短短一秒钟完成上述运算量。

K computer 有多快?

使能技术

如何才能使K computer拥有高达每秒万万亿次的强悍计算能力?

单个CPU的计算能力和吞吐量是有限的。 为了扩展计算能力,必须将数量庞大的CPU相互连接。 而在K computer中,我们通过专门开发的技术连接了超过80000个CPU并由此实现了世界一流的技术与性能。

CPU是计算机的心脏。 但是仅仅依靠CPU,K computer是无法以高速度完成大规模计算的,这与人类无法仅仅依靠心脏来进行行动一样。 在大规模计算中,进行各种重复计算流程,并多次使用先前计算的结果。 因此重要的是将该处理工作分配给多个CPU执行并且使CPU之间可以进行数据通信。 由于CPU有80000个甚至更多,因此需要网络能够有效地管理数量庞大的数据通信工作。

记忆功能也是超级计算机设计中必不可少的部分。 K computer在以每秒万万亿次计算的超高速进行大规模计算过程中需要处理海量数据,需要频繁出入相关的存储器。 除此以外,系统还必须配备存储系统且该系统需要能够容纳连续输出的海量计算结果。

富士通结合自身专有的各种技术,设计开发并建设超高速计算机所需的开创性新技术,且该技术被用于K computer。 K computer能达到每秒万万亿次计算的原因是该计算机的每个组件都能以世界一流的效率进行运算。

如何建立具备高可用性的系统

K computer的组件数量庞大,其中包括80,000个甚至更多CPU和20万条或更多电缆。 由此可见系统的适应性已成为关键因素。 重要的是:

——单个组件具有高度容错性
——系统作为整体在局部故障的情况下也能继续运作
——在使用K computer的过程中可以更换无效组件

水冷系统可以带走CPU运行过程中产生的热量以降低CPU的故障率。

另一重要因素—高性能和高可靠性的特殊网络用于交换CPU之间的数据,我们使用6维网格/圆环拓扑完成了该网络的开发。 得益于多维CPU互连设计,6维网格/环面拓扑支持灵活的数据交换。 因此,即使某个元件在操作期间发生故障,系统只需绕过发生故障的组件即可继续进行操作。

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