以天河二號持續計算每秒339億億次的運算速度？

天河二號”是由國防科學技術大學研制的超級計算機系統，以峰值計算速度每秒5.49億億次、持續計算速度每秒3.39億億次雙精度浮點運算的優異性能位居榜首，成為全球最快超級計算機。

2014年11月17日公布的全球超級計算機500強榜單中，中國“天河二號”以比第二名美國“泰坦”快近一倍的速度連續第四次獲得冠軍。

2015年5月，“天河二號”上成功進行了3萬億粒子數中微子和暗物質的宇宙學N體數值模擬，揭示了宇宙大爆炸1600萬年之后至今約137億年的漫長演化進程。同時這是迄今為止世界上粒子數最多的N體數值模擬；11月16日，全球超級計算機500強榜單在美國公布，“天河二號”超級計算機以每秒33．86千萬億次連續第六度稱雄。

2016年6月20日，新一期全球超級計算機500強榜單公布，使用中國自主芯片制造的“神威·太湖之光”取代“天河二號”登上榜首。2017年11月13日，全球超級計算機500強榜單公布，“天河二號”以每秒3.39億億次的浮點運算速度，連續第四次排名第二?

技術參數編輯

型號：天河二號型號為TH-IVB-FEP

處理器：16,000個運算節點，每節點配備兩顆Xeon E5 12核心的中央處理器、三個Xeon Phi 57核心的協處理器（運算加速卡）。累計32,000顆Xeon E5主處理器和48,000個Xeon Phi協處理器，共312萬個計算核心。

中央處理器為英特爾提供的，運作時鐘頻率為2.2GHz的Xeon E5-2692 V212核心處理器，基于英特爾Ivy Bridge微架構（Ivy Bridge-EX核心），采用22納米制程，峰值性能0.2112TFLOPS。

運算加速上，使用基于英特爾集成眾核架構的Xeon Phi 31S1P協處理器，運行時鐘為1.1GHz，每個使用61個核心中的57個（因為使用61個會存在運算周期協調問題），每核心籍由特殊的超線程技術能運作4個線程，產生峰值性能為1.003TFLOPS。

前端處理器：計算節點前端處理器為4096顆FT-1500 16核心SPARC V9架構的處理器，40納米制程，運作時鐘頻率1.8GHz，熱設計功耗65瓦，峰值性能144GFLOPS。

存儲

內存：每個節點擁有64GB主存，而每個Xeon Phi協處理器板載8GB內存，故每節點共88GB內存，整體總計內存1.408PB。

外存：12.4PB容量的硬盤陣列

主架

主板、機架與機柜均由浪潮集團制造，共有125個機柜，每個機柜容納4個機架，每個機架容納16塊主板，每個主板設置有兩個計算節點。每個機柜還裝有負載指示燈，根據機柜內主機的運算負載變更發光二極管的發光顏色。

每塊主板上分為APU模塊和CPM模塊兩部分，APU部分承載5塊Xeon Phi，CPM部分承載1塊Xeon Phi+4顆Xeon E5。

APU模塊和CPM模塊之間以CPU內部提供的PCI-E 3.0 16x接口進行連接，但實際由于Xeon Phi的硬件限制，僅支持至PCI-E 2.0 16x，單通道數據傳輸速率為10Gbps。

連接

使用光電混合傳輸技術（Optoelectronics Hybrid Transport Technology），使用自制的TH Express-2主干拓撲結構網絡連接，以13個大型路由器通過576個連接端口以光電傳輸介質與各個運算節點互聯，控制器名為NRC，使用90納米制程，單個控制器的數據吞吐量2.56Tbps，終端網絡接口使用名為NIC的控制器，以PCI-E 2.0接口鏈接，數據傳送速率6.36GB/s。

操作系統

麒麟操作系統、基于SLURM（Simple Linux Utility for Resource Management，資源管理用單一Linux公用程序）的全局資源管理。

Ubuntu Linux。（Ubuntu OpenStack運行在256個高性能節點上，而且在接下來的數月將會增長至超過6400個節點。OpenStack和Ubuntu的編制工具Juju都將運行在天河二號上，使國防科技大學的合作伙伴和聯盟機構能夠快速部署和管理高性能云環境）。

能耗

整機功耗17,808千瓦，在搭載水冷散熱系統以后，功耗將達到24兆瓦，無論水冷系統的搭載與否，都是目前TOP500里功耗最大的，天河二號電費每年達1億人民幣。

以6月17日公布的數據推算，每瓦性能為1.901GFLOPS，仍不及泰坦的每瓦2.143GFLOPS和IBM紅杉每瓦2.177GFLOPS的成績，但比"京"的每瓦0.830GFLOPS每和天河一號每瓦僅0.668GFLOPS都要高不少。

神威·太湖之光超級計算機

神威·太湖之光超級計算機是由國家并行計算機工程技術研究中心研制、安裝在國家超級計算無錫中心的超級計算機。神威·太湖之光超級計算機安裝了40960個中國自主研發的“申威26010”眾核處理器，該眾核處理器采用64位自主申威指令系統，峰值性能為12.5億億次/秒，持續性能為9.3億億次/秒。

2016年6月20日，在法蘭克福世界超算大會上，國際TOP500組織發布的榜單顯示，“神威·太湖之光”超級計算機系統登頂榜單之首， 不僅速度比第二名“天河二號”快出近兩倍，其效率也提高3倍；[1] 11月14日，在美國鹽湖城公布的新一期TOP500榜單中，“神威·太湖之光”以較大的運算速度優勢輕松蟬聯冠軍；11月18日，我國科研人員依托“神威·太湖之光”超級計算機的應用成果首次榮獲“戈登·貝爾”獎，實現了我國高性能計算應用成果在該獎項上零的突破。

2017年5月，中華人民共和國科學技術部高技術中心在無錫組織了對“神威·太湖之光”計算機系統課題的現場驗收。專家組經過認真考察和審核，一致同意其通過技術驗收；11月13日，全球超級計算機500強榜單公布，“神威·太湖之光”以每秒9.3億億次的浮點運算速度第四次奪冠。

1. 峰值性能125.436PFlops，世界第一

2. 持續性能93.015PFlops，世界第一

3. 性能功耗比6051MFlops/W，世界第一

2016年6月20日，在法蘭克福世界超算大會上，國際TOP500組織發布的榜單顯示，“神威·太湖之光”超級計算機系統登頂榜單之首， 不僅速度比第二名“天河二號”快出近兩倍，其效率也提高3倍。

2016年11月14日，新一期全球超級計算機500強（TOP500）榜單，中國“神威·太湖之光”以較大的運算速度優勢輕松蟬聯冠軍。算上此前“天河二號”的六連冠，中國已連續4年占據全球超算排行榜的最高席位。

2017年6月19日下午，在德國法蘭克福召開的I SC2017國際高性能計算大會上，“神威·太湖之光”超級計算機以每秒 12.5億億次的峰值計算能力以及每秒9.3億億次的持續計算能力，再次斬獲世界超級計算機排名榜單TOP500第一名。本次奪冠也實現了我國國產超算系統在世界超級計算機冠軍寶座的首次三連冠，國產芯片繼續在世界舞臺上展露光芒。

2017年11月13日，新一期全球超級計算機500強榜單發布，中國超級計算機“神威·太湖之光”和“天河二號”連續第四次分列冠亞軍，且中國超級計算機上榜總數又一次反超美國，奪得第一。此次中國“神威·太湖之光”和“天河二號”再次領跑，其浮點運算速度分別為每秒9.3億億次和每秒3.39億億次。

核心部件自主研發

“神威·太湖之光”超級計算機是我國第一臺全部采用國產處理器構建的世界第一的超級計算機，在“神威·太湖之光”超級計算機面世之前，我國的“天河二號”曾多次獲得全球超級計算機500強第一，采用的是英特爾處理器。去年4月，美國商務部發布了一份公告，決定拒絕英特爾公司向中國的國家超級計算廣州中心出售“至強”芯片用于“天河二號”系統升級的申請，國家超級計算長沙中心、廣州中心、天津中心和國防科技大學四家國家超算中心被列入出口管制名單。而“神威·太湖之光”超級計算機經過技術攻關，自主研發“申威26010”眾核處理器，由此打破了國外的技術封鎖，雖然它只有大約一英寸的大小，但是它的計算速度達到了每秒3萬億次 相當于20臺目前市場上主流筆記本的計算速度，而“神威·太湖之光”超級計算機，就是由40960個這樣的處理器組成。

比特幣怎么“破解”？

眾所周知，比特幣一共2100萬個，很多人經常調侃量子計算機出來之后分分鐘挖光，比特幣市場肯定發生大礦難，這樣顯卡就能便宜一些了。但是如果你問專業人士，肯定會被笑掉大牙，那么為什么不能用超級計算機，把比特幣全挖掉呢？

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了解比特幣，首先要了解hash值，中文叫哈希值、特征值、數字簽名、散列值等。 有一串二進制數據：11001110。他的最長連續長度是3，有5個1，所有偶數位相加為2，那么按照這個邏輯的特征值為： 352 。假設傳輸這串二進制的時候，錯了一位，變成11011110，那么他的特征值就變成了463。可以看到，只要數據產生了很少的變化，特征值也會變化的很劇烈。 特征值可以用來確保數據傳輸正確，但是密碼學上的應用更廣泛一些。 數據庫保存密碼保存的是密碼的特征值，而不是明文密碼。設置密碼的時候會計算特征值，輸入密碼的時候再次計算，如果相同的話就算是密碼驗證通過。所以實際上登錄密碼有可能是有多個的。 從明文密碼轉到特征值（或者叫加密密碼），這個過程叫加密。從加密密碼逆推明文密碼，叫破解。對于現代加密算法來說，加密是很容易的，但是破解很難。 初期的SHA1，谷歌已經有破解算法，大概110個顯卡算一年的運算量。而現在的SHA-512算法，75%概率破解需要10的77次方的碰撞，大概10的80次方以上的二進制計算，大于宇宙原子個數，現有理論下不可能破解成功。 另外現在加密都會加鹽（salt），就是說是你的密碼加一串隨機數共同加密。即使你密碼設置的再簡單，也不會被撞庫破解。換句話說就是每一個密碼都要從頭破解不能使用其他人計算后的結果。 回到比特幣。 計算比特幣的過程就是破解密碼的過程，比特幣服務器隨便給你個密文，讓你計算明文，算出來了就是50個比特幣。現在好像是12.5個了，沒太關注。 再來聊聊比特幣的性質。 比特幣是仿照黃金性質而創造的。黃金在古代沒有實際應用價值，總量固定，挖取黃金需要付出勞動，價值基于普世認可。 對比比特幣，它只是數據，沒有價值。限定了總量2100萬。計算比特幣需要大量計算，價值靠大家自發認可。另外交易方式，安全模式之類的這里就不說了。最關鍵的一點特質是比特幣通過控制哈希值的難度來確保每天產出的比特幣數量大體固定。因此能制定約每4年產出減半，2140年生產完全部比特幣的計劃。簡單來說就是礦工越多，每個礦工的產出越少。

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因為，比特幣是定時定量產出的，它不是大力就出奇跡的事物。每一個賬本都記錄著區塊鏈網絡上的交易。那么“挖礦”就是“打包”這個區塊鏈網絡上十分鐘里全部的交易，把所有交易記入賬本，生成一個區塊。生成區塊之后，負責“打包”的礦工就會獲得相應的獎勵。不能生成區塊，也就沒有獎勵。10分鐘后，第一批50個比特幣生成了，而此時的貨幣總量就是50。當總量達到1050萬時(2100萬的50%)，挖得一個區塊得到的獎勵減半為25個。目前來說，如果你挖到一個區塊，系統會自動分配12.5個比特幣給你的節點。因為比特幣網絡交易需要手續費，過去十分鐘網絡交易的手續費就歸負責打包的礦工。所以，只要您一直當礦工，一直挖礦，比特幣是挖不完的。超級計算機耗費這么多人力物力，先不說是否適合挖礦，如果動用超級計算機挖礦，會被外界認為國家對比特幣流通的默認和肯定。如果國家動用超級計算機挖比特幣，那么以后的政策怎么實施呢。找出一個合適的哈希碼是一個概率的事情，擁有多少全球多少算力就有多大的概率挖到比特幣，不能說是百分百。

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挖礦，其實就是把你的計算機或礦機貢獻出來給別人當交易平臺用，如果最終這次交易是用你的算力進行交易了，你會獲得比特幣獎勵以及一筆交易費用。寫一個區塊要十分鐘，一次交易要確認在六個區塊上寫成功。就是說比特幣的機制規定了十分鐘才給一次獎勵，現在一次獎勵是12.5個比特幣，而最初是50個，現在是兩次減半后的獎勵了。而最終是2140年全部挖完。所以比特幣不到2140年是挖不完的，挖完了即意味著沒人再貢獻算力了，也就是幣沒法交易了，很好奇2140年后比特幣怎么運營……

來自網友糖糖影視：

好吧，給你普及一下是什么是專業，下圖是專業挖礦設備，俗稱燒顯卡，也就是顯卡陣列，這里的顯卡都是高端顯卡，幾千元甚至上萬元一塊，采用顯卡芯片浮點運算能力，這種集群比任何超級計算機都要強大得多，完全不是一個數量級。

就目前來說比特幣礦機投資最低都要幾十萬元以上，多的幾千萬，已經不是個人用戶能觸及的，現在比拼的就是砸設備，誰的設備多，誰的設備更先進，誰就有可能是贏家。

“破解”比特幣不能像電視劇里的黑客那樣，利用漏洞進入到某個系統里面，篡改資料，因為沒有這么一個中央系統讓你去破解。比特幣是去中心化的，資料存放在千千萬萬個計算機里，并沒有一個可以被破解的系統。

好了，現在我們談談為什么不用超級計算機把比特幣全挖掉？

1、超級計算機也不能加快比特幣的產生速度

實際上，比特幣基于區塊鏈技術。區塊鏈是分布式數據存儲、點對點傳輸、共識機制、加密算法等計算機技術的新型應用模式。所謂共識機制是區塊鏈系統中實現不同節點之間建立信任、獲取權益的數學算法。

類比一下，把區塊鏈當成一本本的賬本。每一個賬本都記錄著區塊鏈網絡上的交易。那么“挖礦”就是“打包”這個區塊鏈網絡上十分鐘里全部的交易，把所有交易記入賬本，生成一個區塊。生成區塊之后，負責“打包”的礦工就會獲得相應的獎勵。而“挖”就是大致上就是約等于爭取“打包”權。

那么，結論就出來了。每十分鐘生成一個區塊！那就是說，你急也沒用，時間不到，不能生成區塊。不能生成區塊，也就沒有獎勵。所以，大力不能出奇跡的。超級計算機也不能加快比特幣的生成。

其實看一下挖礦機（下圖），也是超級計算機呢。

2、動用超級計算機屬于國家行為，用來“挖礦”目前還是天方夜譚

超級計算機耗費了大量的人力物力建成的，是否適合挖礦尚且不說，就算適合挖礦也得國家有關部門比準才行。

更重要的，中國對比特幣是不支持的，如果動用超級計算機挖礦，會被外界認為國家對比特幣流通的默認和肯定。這樣不僅會影響比特幣的市場，造成波動。這種行為會給國家后續的政策變動橫加阻礙。實際上，9月份國家禁止了ICO之后，比特幣等虛擬幣交易交易平臺就已經在國內不合法了。如果國家動用超級計算機挖比特幣，那么以后的政策怎么實施呢。

3、投入產出比不劃算

付出的代價和產出不成正比。白白耗費稀有能源，沒人會做這種事的。好比為什么不用超級計算機打王者榮耀一樣。

談談如何破解：

用超級計算機來把比特幣全挖光不可以，是因為比特幣的供應速度是固定的，不能大力出奇跡。在比特幣誕生之初，大約每十分鐘產生50個比特幣，這一數字每4年減半，目前比特幣的增長速度是每10分鐘12.5個比特幣，到2140年，比特幣的數量達到峰值2100萬個就不再增長，目前大概已經被挖出1600萬個比特幣。

破解比特幣只有兩個方式，一個是篡改公共賬本，另一個是破解它的身份認證系統。

篡改公共賬本可行么？

這個問題我也在另一個相關的問題——為什么黑客不直接修改自己的比特幣余額——討論過，簡單的講就是想要篡改公共賬本，首先你的計算能力必須要和其他礦工的計算能力總和相當。我沒有具體研究過所有礦工的計算能力加在一起有多大，但是根據經濟學均衡的觀念，我們可以估算出現階段所有礦工每小時投入的電費和設備的成本大約在一百二十萬美元左右。根據這個估算，我們可以感受到全網的算力到底有多驚人。另外一點是，挖礦用的礦機是專門設計用來挖礦的，而超級計算機要用作解決各種各樣的科學問題，在挖礦的效率上，要遠遠低于礦機。所以僅僅一臺超級計算機不太可能篡改公共賬本，因為其他礦工的計算能力本來就很高，而且超級計算機效率并不高。退一萬步來說，哪怕你用很多臺超級計算機連成礦池，同時用于篡改比特幣的公共賬本，比特幣的開源社區也可以進行硬分叉，把賬本還原成出錯之前的樣子。

所謂“破解”比特幣還有另外一個方式，是通過破解身份驗證問題，將他人的比特幣據為己有。

破解了比特幣的身份認證系統，你就可以假裝是另外一個用戶，把他的比特幣轉到自己的賬上。身份認證系統是什么呢？這里涉及非對稱加密技術，是一個比較復雜的數學問題。我嘗試用一個比喻來解釋。你到銀行取錢的時候，需要給出密碼，來證明你是賬戶的持有人。銀行會通過查對你的賬號和密碼是否吻合來驗證你的身份。所以賬號和密碼可以是完全沒有關系的，你給賬號設置什么密碼都行。但是在比特幣的世界，沒有銀行，比特幣是去中心化的，你的密碼只有你一個人知道，那怎么驗證呢？這個時候數學家想出了一個辦法，他們要求賬號是密碼的一個特定的變化，這樣，我就可以秀出我的密碼，讓大家看看經過這個特定變化，密碼是不是變成賬號，如果是，就能說明我就是本人。但是這種方式必然會帶來另外一個問題。萬一黑客從賬號猜出密碼了怎么辦？這就是我之前說的破解身份驗證。從數學上可以證明，在現有的計算能力內，哪怕是超級計算機，破解身份驗證的可能性都非常小，所以我們暫時不用擔心賬戶密碼被猜出。但是，未來要是量子計算機飛速發展，可就不好說咯。