可擴(kuò)展并行計(jì)算機(jī)技術(shù)
項(xiàng)目《可擴(kuò)展并行計(jì)算機(jī)技術(shù)》獲得陳嘉庚信息技術(shù)科學(xué)獎(jiǎng)，該項(xiàng)目在理論、技術(shù)和工程實(shí)踐上為解決“天河”一號中可擴(kuò)展并行計(jì)算技術(shù)奠定了堅(jiān)實(shí)的科學(xué)與技術(shù)基礎(chǔ)。
單純利用通用CPU構(gòu)建P級以上系統(tǒng)面臨控制規(guī)模與功耗、高效互連等巨大挑戰(zhàn)，必須探索新的并行體系結(jié)構(gòu)和新的互連實(shí)現(xiàn)技術(shù)。流處理體系結(jié)構(gòu)是當(dāng)前單位面積芯片上獲得最高計(jì)算性能的體系結(jié)構(gòu)，但之前主要運(yùn)用于流媒體處理。可擴(kuò)展并行計(jì)算機(jī)技術(shù)項(xiàng)目首次回答了流處理技術(shù)對大規(guī)模科學(xué)工程計(jì)算的適用性問題，即大規(guī)模科學(xué)工程計(jì)算程序能否流化、能否高效流化的問題。
可擴(kuò)展并行計(jì)算機(jī)技術(shù)項(xiàng)目面向國家和軍隊(duì)對大規(guī)模科學(xué)工程計(jì)算的戰(zhàn)略需求，對上述問題從理論、技術(shù)、工程實(shí)踐上，融合硬件微處理器、軟件優(yōu)化及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等層面給出了回答，在系統(tǒng)中引入高性能低功耗的流處理器，率先提出了CPU與GPU異構(gòu)并行、計(jì)算與存儲效率平衡的異構(gòu)融合并行體系結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了國際上第一款加速典型科學(xué)計(jì)算應(yīng)用的64位流處理器，并于2007年將128個(gè)流處理器應(yīng)用于實(shí)際系統(tǒng)，在工程上驗(yàn)證了CPU和流處理器結(jié)合實(shí)現(xiàn)大規(guī)模并行計(jì)算機(jī)的可行性；針對異構(gòu)融合并行體系結(jié)構(gòu)提出了效率優(yōu)化途徑，包括典型循環(huán)可流化的6個(gè)判定條件和循環(huán)流化算法、流數(shù)據(jù)復(fù)用模型、流數(shù)據(jù)寄存器最優(yōu)或近優(yōu)分配等算法，使異構(gòu)系統(tǒng)的LINPACK計(jì)算效率達(dá)70.1%，處國際領(lǐng)先水平；突破了高可擴(kuò)展互連網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，自主設(shè)計(jì)了高效通信協(xié)議、瓦片式片上交換網(wǎng)絡(luò)和高密度片間互連網(wǎng)絡(luò)，自主研制了高階路由芯片和高速網(wǎng)絡(luò)接口芯片，使互連鏈路雙向通信帶寬為當(dāng)前國際主流商用互連IB QDR的2倍，有效解決了十萬以上規(guī)模的結(jié)點(diǎn)高效互連問題；突破了多核多線程體系結(jié)構(gòu)與片上并行系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)，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- 、銀河-X、銀河-Y、銀河-Z、銀河騰越、“天河一號”等重大巨型機(jī)系統(tǒng)的研制，以及“天河”一號千萬億次計(jì)算機(jī)2010年11月在Top500中排名世界第一奠定了堅(jiān)實(shí)的科學(xué)與技術(shù)基礎(chǔ)。美國藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院、工程院院士比爾？戴利，認(rèn)為基于GPU是邁向E級計(jì)算最有希望的途徑之一。
獲獎(jiǎng)人介紹： 楊學(xué)軍，男，國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師、中國科學(xué)院院士，現(xiàn)任國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)校長。1963年4月生于山東武城縣。1983年本科畢業(yè)于南京通信工程學(xué)院。1990年在國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲工學(xué)博士學(xué)位，1995年晉升為教授。
長期從事高性能計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)軟件研究。先后擔(dān)任某系列五個(gè)型號高性能計(jì)算機(jī)和2010年世界TOP500排名第一的“天河一號”總設(shè)計(jì)師。系統(tǒng)提出了CPU和流處理器相結(jié)合的高性能計(jì)算與效率優(yōu)化途徑。在可擴(kuò)展共享存儲體系結(jié)構(gòu)、超64位高精度算術(shù)運(yùn)算等方面取得了當(dāng)前國際最高水平的技術(shù)成果。針對戰(zhàn)場需求在高性能并行計(jì)算機(jī)快速部署及可靠性技術(shù)等方面取得了突破。先后獲得國家杰出青年科學(xué)基金、國家自然科學(xué)基金創(chuàng)新研究群體科學(xué)基金資助。以第一、二作者在IEEE Transactions、ACM Transactions、ISCA等國內(nèi)外重要學(xué)術(shù)期刊和會(huì)議上發(fā)表論文90余篇，其中25篇SCI，62篇EI。曾獲國家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)3項(xiàng)、國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)1項(xiàng)、何梁何利科學(xué)與技術(shù)成就獎(jiǎng)等。