第98章 开始打造亿次运算能力的超级计算机（2/2）

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一颗8080加配套的动态存储芯片和静态存储缓存，组成一个完整的计算节点。

每个节点的理论峰值约一百万次每秒。

一百二十个节点构成一个阵列，通过网格互联网络连接起来。

控制节点负责把计算任务拆分后分配到每个节点，再把结果汇总回来。

网格互联的拓扑结构在他的脑海里自动铺开，四乘六乘五的三维网格，每个节点与相邻六个节点相连。

这种结构的最大优点是对通信延迟不敏感，数据在网格中传递的路径长度有限，最长路径不超过十几跳。

光纤通信已经把单跳延迟压到了微秒级别，整个网络的通信开销完全可以接受。

存储体系的分层结构也自动成型了。

最顶层是每颗8080内部集成的静态存储缓存，芯片上的仙童512位缓存就做这个用。

中间层是每颗8080配备的动态存储芯片，也就是龙芯1103，用于存放当前计算任务的数据块。

最底层是共享的大容量磁芯存储阵列，存放程序的完整数据和计算结果。

计算任务的分块方案他用了数据并行的思路。

把需要计算的大型矩阵或者网格数据切成一百二十份，每份送到一个节点独立计算，节点之间仅在边界区域交换数据。

这种方案的通信开销占比较低，并行效率能做到百分之八十以上。

操作系统需要重新设计。

现有的汉语言系统是针对单机和少量终端开发的，调度器不支持大规模并行。

他在脑子里推演了一套分布式调度方案，控制节点上运行主调度程序，每个计算节点上运行一个轻量级的从调度程序。

主程序把任务打包发送到各节点，从程序接收任务包之后独立运行，计算完成后再把结果打包发回。

编程接口的改造相对简单。

在现有的汉语指令集基础上增加几条并行指令，让程序员可以用并行块、等待同步、共享数据这些关键词来组织并行程序。

编译器的改造工作他打算交给电子厂的技术团队去做，他们已经有了前两代编译器的开发经验，理解这套方案不需要太多时间。

整台超算的物理尺寸在他的估算中逐渐清晰。

一百二十个节点，每个节点包含一颗8080、四颗仙童静态存储芯片和十六颗龙芯1103动态存储芯片。

芯片总数大约两千五百颗，加上互联网络和电源模块，整机占用空间大约相当于一个双开门衣柜。

功耗大约十几千瓦，需要单独的配电线路，风冷散热就够了。

这个规模放在电子厂现有的产能面前是完全可以承受的。

龙芯4004的月产量已经过万，新芯片的量产线只需要稍作调整就能转产，不需要新建厂房。

组装和调试的工作量大约相当于制造十台第二代计算机，技术科的人手完全够用。

林北在脑子里把整个设计方案跑完了最后一遍仿真，确认没有逻辑漏洞和性能瓶颈。

然后他睁开眼睛，伸手从抽屉里拿出一个空白笔记本，翻开第一页，开始把刚才推演的内容逐条写下来。

写完之后他把笔记本放进密码箱，和那三块移动存储器放在一起，然后拿起桌上的电话，拨了京城电子厂厂长的号码。

电话接通后他说了一句：“我这里有一个新图纸，明天上午我带过去，你们那边准备一下。”

“请首长放心，我明天亲自安排！”电子厂的厂长恭敬的说道。

三百万次每秒的运算速度放在这个时期，依然是蓝星第一，并且是断崖式领先。

米帝和毛熊以及欧罗巴的超算，都是种花家放出去的外贸版，最高运算速度也才十万次，这都让西方世界如获至宝了。

但是在林北这边，三百万次运算，真的不够。

CDC6600超算中心投入使用的时候，国内外的科研机构排队申请使用，流体力学、气象预报、核物理计算，每一样都需要它的算力。

林北在脑子里把几个正在推进的项目过了一遍。

气体离心工厂的级联设计需要大量的流体力学模拟。

每一级离心机的转速、温度、气体流量和分离系数之间相互耦合，优化整个级联的参数需要反复迭代计算。

三百万次的超算跑一组优化大约需要两个星期，出来的结果还不一定是最优。

如果换成亿次超算，同样一组计算只需要不到一天就能完成，而且可以跑更多次的迭代来逼近全局最优。

蘑菇蛋设计的计算量更大。

内爆式核装置的压缩过程涉及复杂的流体动力学和状态方程，几万个网格点的数据需要在时间轴上逐帧推进。

用三百万次的超算跑一次完整的模拟需要一个月，中间还不能出任何错误。亿次超算可以把时间压缩到一天以内，设计团队可以在一个月内尝试几十种不同的方案，而不像现在一样只能跑一两次就定稿。

逆火轰炸机和运八运输机的气动优化也是算力缺口。

虽然林北提供的图纸已经是优化过的方案，但在实际生产中需要对结构强度、颤振特性、热防护进行精细化的数值验证。

三百万次的超算跑一个结构件的应力分析需要一整天，如果方案需要修改就得重跑。

亿次超算可以把同样的工作压缩到半小时以内，设计迭代的周期从几周缩短到几天。

人造淀粉工厂的反应器设计也是计算密集型的。

反应器内部的流场分布、温度梯度和浓度场直接关系到产量和能耗，优化这些参数需要大量的计算流体力学模拟。

三百万次的超算只能跑简化版的二维模型，三维模型跑不动。

亿次超算可以轻松处理三维全尺寸模拟，让每一座新工厂的设计都比上一座更高效。

还有气象预报。

现在的气象预报只能做到省一级的大尺度预测，时效性和精度都不够理想。

如果能用亿次超算处理全国范围内的高分辨率网格数据，预报精度可以提升到县级单位，时效性也可以从现在的两三天延长到一周以上。

这对农业生产和防灾减灾的意义不言而喻。

三百万次是够用的门槛，而亿次是质变的门槛。

前者能算，后者才能算得快、算得多、算得准。

那些需要反复迭代优化的项目，在亿次超算面前不再是时间问题。

对林北来说，虽然他的大脑超算，对任何计算，都可以秒出结果，但他是人，不是神，不是固定在一个地方的超级计算机。

种花家需要更加强大的超算，来支持后续各种尖端技术的发展。