高性能计算机一直是世界各国竞争的热点。高性能计算机今后的发展会面临怎样的挑战？记者采访了国家最高科技奖获得者、中国工程院院士金怡濂。

  记者：“天河一号”的研制成功使我国成为世界上第二个能够研制千万亿次高性能计算机的国家。这是不是意味着我国高性能计算机的水平已居世界先进水平？

  金怡濂：准确地说，中国高性能计算机的水平与世界先进水平的差距正在缩小。我国高性能计算的研制起步于上世纪70年代后期。长沙工学院（现国防科技大学）1983年研制完成银河—I向量巨型机，是我国第一台高性能计算机；国家并行计算机工程技术研究中心1986年研制成功我国第一台标量亿次巨型机，1991年研制成功我国第一台大规模并行计算机。目前，我国已能研制具有国际先进水平的机器，如“天河一号”、“曙光5000”和使用自主开发处理器芯片的“神威”机。特别是在“十一五”期间，科技部863计划支持的千万亿次量级高性能计算机项目也都顺利推进。但中国的整体实力仍有一定差距。国产机器主要是集群系统，其基础部件特别是处理器芯片主要引进国外产品，国内只有少数单位能自主研制定制系统。

  记者：随着高性能计算从科学研究逐步扩展到金融计算、动漫制作等多个领域，其竞争将日趋白热化。今后高性能计算机会面临怎样的挑战？

  金怡濂：上世纪90年代以来，高性能计算机发展异常迅速，其性能平均每4年提高10倍。但随着系统规模越来越大，高性能计算机正在向着高端和普适化两个方向发展，技术上面临扩展性、功耗以及均衡性等诸多挑战，只有在这些方面取得突破，高性能计算机才能更上一层楼。

  记者：在扩展性方面，重要的是不是要解决延迟问题？

  金怡濂：是的。当高性能计算机的系统规模扩展超过数万个处理器、数十万个处理器核时，延时将变成非常重要的问题，需采用低度互连。当然，随着系统规模的扩大，芯片内处理器核也须有更大增长。因而计算机的设计应该与微电子设计相结合，研制更符合系统需求的处理器芯片，这也是今后一个重要趋势。同时，未来速度越来越高的计算机系统的复杂性也将远远超过现有规模，因而迫切需要重新设计编程模型，以适应系统的大规模扩展和求解问题的大规模扩展，并确保高效性和高并行度。

  记者：高性能计算机功耗十分惊人，有的机器每小时消耗的电能是兆瓦级。这会不会使用户对更高速度的高性能计算机望而却步？

  金怡濂：这是不言而喻的。在高性能计算领域，各种应用对于计算性能的需求是无止境的，使得计算机系统的规模越做越大，功耗也随之越来越大。现在全球百万亿次级超级计算机系统功耗都在1000千瓦左右，每年电费开销高达数千万元人民币。功耗成为令高性能计算机用户头疼的大问题，绿色节能自然成为高性能计算机的重要发展方向。近些年，在高性能计算机节能技术方面的研究主要集中在3个方面：芯片级节能技术、基础架构级节能技术、系统级节能技术。

  记者：高性能计算的均衡性是指的什么？

  金怡濂：存储墙、通信墙、输入／输出墙、规模墙和编程墙依然是制约高性能计算机均衡性的难点。存储墙的存在使得处理器的性能不能充分发挥；通信墙的存在使节点性能损失；输入／输出墙使输入输出速度不能满足系统需求；规模墙使系统功耗增大，可靠性下降；编程墙的存在使复杂程序的编写越来越困难，影响了程序的移植和应用的推广。从某种意义上说，这几道“墙”使系统性能不能均衡发挥，阻碍了高性能计算机向更高速度跃进，各国科研人员正在奋力攻克。