信息技術科學獎

可擴展并行計算機技術


項目《可擴展并行計算機技術》獲得陳嘉庚信息技術科學獎,該項目在理論、技術和工程實踐上為解決“天河”一號中可擴展并行計算技術奠定了堅實的科學與技術基礎。

  單純利用通用CPU構建P級以上系統面臨控制規模與功耗、高效互連等巨大挑戰,必須探索新的并行體系結構和新的互連實現技術。流處理體系結構是當前單位面積芯片上獲得最高計算性能的體系結構,但之前主要運用于流媒體處理??衫┱共⑿屑撲慊際蹕钅渴狀位卮鵒肆鞔砑際醵源蠊婺?蒲Чこ碳撲愕氖視瞇暈侍?,即大規??蒲Чこ碳撲慍絳蚰芊窳骰?、能否高效流化的問題。
可擴展并行計算機技術項目面向國家和軍隊對大規??蒲Чこ碳撲愕惱鉸孕棖?,對上述問題從理論、技術、工程實踐上,融合硬件微處理器、軟件優化及計算機系統等層面給出了回答,在系統中引入高性能低功耗的流處理器,率先提出了CPU與GPU異構并行、計算與存儲效率平衡的異構融合并行體系結構,設計實現了國際上第一款加速典型科學計算應用的64位流處理器,并于2007年將128個流處理器應用于實際系統,在工程上驗證了CPU和流處理器結合實現大規模并行計算機的可行性;針對異構融合并行體系結構提出了效率優化途徑,包括典型循環可流化的6個判定條件和循環流化算法、流數據復用模型、流數據寄存器最優或近優分配等算法,使異構系統的LINPACK計算效率達70.1%,處國際領先水平;突破了高可擴展互連網絡技術,自主設計了高效通信協議、瓦片式片上交換網絡和高密度片間互連網絡,自主研制了高階路由芯片和高速網絡接口芯片,使互連鏈路雙向通信帶寬為當前國際主流商用互連IB QDR的2倍,有效解決了十萬以上規模的結點高效互連問題;突破了多核多線程體系結構與片上并行系統設計技術,自主研制了8核64線程、峰值8GFLOPS的通用CPU FT-1000。上述成果為完成我國銀河-Ⅲ、銀河-X、銀河-Y、銀河-Z、銀河騰越、“天河一號”等重大巨型機系統的研制,以及“天河”一號千萬億次計算機2010年11月在Top500中排名世界第一奠定了堅實的科學與技術基礎。美國藝術與科學學院、工程院院士比爾?戴利,認為基于GPU是邁向E級計算最有希望的途徑之一。


獲獎人介紹:
  楊學軍,男,國防科學技術大學教授、博士生導師、中國科學院院士,現任國防科學技術大學校長。1963年4月生于山東武城縣。1983年本科畢業于南京通信工程學院。1990年在國防科學技術大學獲工學博士學位,1995年晉升為教授。
長期從事高性能計算機體系結構與系統軟件研究。先后擔任某系列五個型號高性能計算機和2010年世界TOP500排名第一的“天河一號”總設計師。系統提出了CPU和流處理器相結合的高性能計算與效率優化途徑。在可擴展共享存儲體系結構、超64位高精度算術運算等方面取得了當前國際最高水平的技術成果。針對戰場需求在高性能并行計算機快速部署及可靠性技術等方面取得了突破。先后獲得國家杰出青年科學基金、國家自然科學基金創新研究群體科學基金資助。以第一、二作者在IEEE Transactions、ACM Transactions、ISCA等國內外重要學術期刊和會議上發表論文90余篇,其中25篇SCI,62篇EI。曾獲國家科技進步一等獎3項、國家技術發明二等獎1項、何梁何利科學與技術成就獎等。

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