揭秘“前沿”：全球首台百亿亿次级超算的硬件奥秘

揭秘“前沿”：全球首台百亿亿次级超算的硬件奥秘

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人民网

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http://paper.people.com.cn/zgjjzk/html/2024-09/29/nw.zgjjzk_20240929_2-01.htm

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2023年5月，美国橡树岭国家实验室正式宣布，其最新研发的“前沿”（Frontier）超级计算机在测试中达到了1.1百亿亿次每秒的持续计算速度，成为全球首台真正意义上突破百亿亿次级（Exascale）运算能力的超级计算机。这一里程碑式的突破不仅标志着超级计算机发展进入了一个全新阶段，更展现了人类在计算技术领域的最新成就。

“前沿”超级计算机之所以能够实现如此惊人的计算速度，其核心在于采用了当前最先进的硬件架构。整个系统由超过74个机柜组成，每个机柜内包含多个计算节点，每个节点都配备了强大的处理器和加速器。

处理器：AMD第三代EPYC

“前沿”采用了AMD的第三代EPYC（霄龙）处理器，这款处理器基于先进的Zen 3架构，单个处理器拥有64个核心，主频高达2.45GHz。EPYC处理器以其卓越的性能和能效比而闻名，为“前沿”提供了强大的基础计算能力。

加速器：NVIDIA Instinct MI250X

为了进一步提升计算性能，“前沿”还配备了NVIDIA的Instinct MI250X GPU。这款GPU基于CDNA 2架构，专为高性能计算和人工智能工作负载设计。每个MI250X GPU拥有128GB的HBM2e内存，能够提供高达12.3 TFLOPS的单精度浮点运算能力。

存储系统：超大容量内存

每个计算节点都配备了512GB的HBM2内存，这种高带宽内存能够提供比传统DDR内存更高的数据传输速率。整个系统的总内存容量超过1PB（1024TB），为大规模计算任务提供了充足的存储空间。

互连网络：高速InfiniBand

为了实现节点间的高效数据传输，“前沿”采用了InfiniBand高速网络互连技术。这种网络技术能够提供高达200Gb/s的带宽，同时保持极低的延迟，确保了大规模并行计算时的数据传输效率。

“前沿”超级计算机的问世，标志着人类在计算技术领域取得了重大突破。其采用的异构计算架构（CPU+GPU）充分发挥了不同处理器的优势，实现了前所未有的计算性能。这种架构不仅能够处理传统的科学计算任务，还能够高效运行人工智能和机器学习等新兴应用。

在实际应用中，“前沿”超级计算机已经展现出了其强大的计算能力。例如，在气候模拟领域，它能够以前所未有的精度预测全球气候变化，帮助科学家更好地理解地球系统的复杂性。在核聚变研究中，“前沿”能够模拟等离子体的行为，为实现可控核聚变这一清洁能源技术提供了重要支持。

“前沿”超级计算机的诞生，不仅是一个技术里程碑，更是一个新的开始。它展示了人类在计算技术领域的最新成就，也为未来的科学研究和技术创新开辟了新的可能性。随着百亿亿次级计算能力的普及，我们有理由相信，更多的科学发现和技术突破将在不久的将来涌现。