信息技术科学奖

可扩展并行计算机技术


  项目《可扩展并行计算机技术》获得陈嘉庚信息技术科学奖,该项目在理论、技术和工程实践上为解决“天河”一号中可扩展并行计算技术奠定了坚实的科学与技术基础。

  单纯利用通用CPU构建P级以上系统面临控制规模与功耗、高效互连等巨大挑战,必须探索新的并行体系结构和新的互连实现技术。流处理体系结构是当前单位面积芯片上获得最高计算性能的体系结构,但之前主要运用于流媒体处理。可扩展并行计算机技术项目首次回答了流处理技术对大规模科学工程计算的适用性问题,即大规模科学工程计算程序能否流化、能否高效流化的问题。
  可扩展并行计算机技术项目面向国家和军队对大规模科学工程计算的战略需求,对上述问题从理论、技术、工程实践上,融合硬件微处理器、软件优化及计算机系统等层面给出了回答,在系统中引入高性能低功耗的流处理器,率先提出了CPU与GPU异构并行、计算与存储效率平衡的异构融合并行体系结构,设计实现了国际上第一款加速典型科学计算应用的64位流处理器,并于2007年将128个流处理器应用于实际系统,在工程上验证了CPU和流处理器结合实现大规模并行计算机的可行性;针对异构融合并行体系结构提出了效率优化途径,包括典型循环可流化的6个判定条件和循环流化算法、流数据复用模型、流数据寄存器最优或近优分配等算法,使异构系统的LINPACK计算效率达70.1%,处国际领先水平;突破了高可扩展互连网络技术,自主设计了高效通信协议、瓦片式片上交换网络和高密度片间互连网络,自主研制了高阶路由芯片和高速网络接口芯片,使互连链路双向通信带宽为当前国际主流商用互连IB QDR的2倍,有效解决了十万以上规模的结点高效互连问题;突破了多核多线程体系结构与片上并行系统设计技术,自主研制了8核64线程、峰值8GFLOPS的通用CPU FT-1000。上述成果为完成我国银河-Ⅲ、银河-X、银河-Y、银河-Z、银河腾越、“天河一号”等重大巨型机系统的研制,以及“天河”一号千万亿次计算机2010年11月在Top500中排名世界第一奠定了坚实的科学与技术基础。美国艺术与科学学院、工程院院士比尔•戴利,认为基于GPU是迈向E级计算最有希望的途径之一。


获奖人介绍:
  杨学军,男,国防科学技术大学教授、博士生导师、中国科学院院士,现任国防科学技术大学校长。1963年4月生于山东武城县。1983年本科毕业于南京通信工程学院。1990年在国防科学技术大学获工学博士学位,1995年晋升为教授。
  长期从事高性能计算机体系结构与系统软件研究。先后担任某系列五个型号高性能计算机和2010年世界TOP500排名第一的“天河一号”总设计师。系统提出了CPU和流处理器相结合的高性能计算与效率优化途径。在可扩展共享存储体系结构、超64位高精度算术运算等方面取得了当前国际最高水平的技术成果。针对战场需求在高性能并行计算机快速部署及可靠性技术等方面取得了突破。先后获得国家杰出青年科学基金、国家自然科学基金创新研究群体科学基金资助。以第一、二作者在IEEE Transactions、ACM Transactions、ISCA等国内外重要学术期刊和会议上发表论文90余篇,其中25篇SCI,62篇EI。曾获国家科技进步一等奖3项、国家技术发明二等奖1项、何梁何利科学与技术成就奖等。