【IT168 专稿】第37届高性能计算Too500的榜单揭晓后，相信很多人都对来自日本理化所的K计算机(又名“京”)心存疑惑，这台“巨兽”究竟是如何实现每秒8,162万亿次浮点运算的速度?如此强大的超级计算系统的构成和配置情况怎样?本文将从计算、网络、文件系统、机架组成等角度对“京”进行全面的解读，揭秘其制胜的法宝。

　　K计算机的系统包装和配置

　　整个“京”高性能计算系统整合了68,544个中央处理器(CPU)，每颗CPU上有8个核，内核总数为548352个。整个系统包含了714个重约1000kg的机架，每个机架上放了24个系统板，每个系统板上包含了4个双核CPU。据富士通称，该款超级计算机仍在建造之中，将于2012年11月投入运行，届时处理器数量将增加到8万个。

　　▲“京”的系统包装情况

　　▲“京”的系统配置

　　标量型CPU

　　K计算机的一个系统板上装有四个CPU和四个ICC，系统使用标量型CPU(SPARC64 VIIIfx, 8 核, 128 giga_ops，具有世界非常好的的每瓦特性能)，采用45nm CMOS工艺制作。

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　　标量型(scalar-type)超级计算机是一系列通过网络连接的具有标量CPU的计算结点。CPU对小块数据按顺序进行操作。标量型超级计算机是目前常见的一种超级计算机，在全世界范围内使用。这些超级计算机非常适合复杂数据处理的计算，例如纳米设备的结构分析，以及基因和蛋白质结构数据分析等。

　　为了实现高性能和高扩展，来支持超大规模的系统，系统的CPU还将支持SIMD(Single Instruction and Multiple Data，单指令多数据)处理，并且将会具有指令重试的功能，以及详尽的错误检测/更正功能，这提高了在大量CPU系统的环境中应用执行高性能和可靠性。

　　三维环面网络

　　K计算机系统的计算结点之间的网络采用直连网络，确保高度的灵活性和扩展性，并使得大规模的链接成为可能。用户可以创建适用于一维、二维或者是三维的环面网的应用程序，提升了系统利用率、容错能力和互操作性。

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　　连接网络的类型一般有两种：直连网络和非直连网络。在直连网络中，整个网络由大量的直接连接的成对结点组成。在非直连网络中，在多个结点之间有一个交换器。三维的环面网是直连网络的一种，在三维环面网中，计算结点被组织成三维结构，每一个结点分别于相邻的其他六个结点互联，并且，每个维度都是一个环状结构。

　　两级文件系统

　　京采用具有超强功能的超大规模文件系统，可扩展到数百PB级。

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　　系统采用了具有并行/分布式功能的两级文件系统——本地文件系统和全局文件系统，并且为用户提供了一个自动升级功能，用来实现全局文件系统和本地文件系统之间的文件迁移。

　　电源供应和制冷系统

　　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。

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　　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。

　　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。