由日本政府出资、富士通制造的巨型计算机“K Computer”目前落户于日本理化研究所。超级计算机K的运行速度为每秒8.16千万亿次浮点计算(Petaflops)，由68544个SPARC64 VIIIfx处理器组成，每个处理器均内置8个内核，总内核数量为548352个。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。

简介

意义

构造(系统平台 硬件设备 电源)

排名

信息简要(性能 架构 网络系统 文件系统 功耗)

简介

这台由日本政府资助的计算机名为“京”(K Computer)，在日本理化学研究所(Institute of Physical and Chemical Research)组装，每秒运算能力超过8,000万亿次。之所以叫“京”，是因为日文的“京”代表万万亿(其实是中文的“京”表示万万亿，日文直接借用了而已)，这正是这台计算机在2012年完成时计划达到的每秒运算能力。

富士通所打造的“the K Computer”,是由68544个代号“Venus”的SPARC64 VIIIfx处理器所组成的。每个处理器都集成了八个核，总核数高达548,352个，这几乎为Top500榜单上其他系统的两倍。而且一个“the K Computer”的计算性能就比排在它后五位的系统加起来的性能还要强劲。

对于日本K Computer超算机，与其它超级计算机不同的是：K超级计算机没有采用图形芯片等加速处理器。尽管K超级计算机的能耗最高，但它也是榜单上效能比最高的超级计算机系统之一。

意义

成功从中国手中夺回运算速度排行榜第一的宝座。这也是时隔7年之后，日本的超级计算机首次重返第一。

在以中国经济和科技崛起为标志的时代，对于日本来说，超级计算机重夺第一宝座也是一种骄傲。日本为研制“K Computer”，共投资超过12.5亿美元。日本政府希望借助其解决复杂的气象和天气问题，同时希望借助这一功能强大的计算工具来实现药物、材料和新技术开发的突破，以此增强日本公司的竞争力。

构造

系统平台

这款名为K Computer的超级计算机系统目前安装在日本神户市的IKEN计算机科学高级学院，由富士通公司负责研发，K超级计算机在被称为“京”，其意思是10的16次方，完成了该系统的千万亿次计算能力的目标。

这款名为K Computer的超级计算机由富士通搭建完成，整合了68544个SPARC 64 VIIIfx处理器，每个芯片拥有8个核心，还内置存储器和内存控制器。单颗处理器对角线尺寸高达2cm，采用45纳米制程工艺，耗能58瓦，每秒交付2.2亿次运算。

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。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。

硬件设备

在该平台上提供额外的存储系统，用于存储整个超算机的应用操作系统。另外，除了外部存储系统提供数据存储能力，内部系统也可以支持计算数据和相应结果的存取，保证了与整个系统数据连接。正如之前所说，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。 但并不是抛弃传统水冷系统，通过水冷循环管道为处理器和ICC制冷。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。

为保证内部存系统在进行计算数据与计算结果交换时的高效性，K Computer超级计算机采用六个I/O系统主板安装其中，很好保证数据应用性能。

从设计完善的系统结构可以看到，K Computer超级计算机从SPARC处理器、电源模块到空气制冷、水冷系统，全面优化系统平台提供高性能运算的基础设备保证，而日本希望借助这一超级计算机的性能解决复杂计算能力突破，以增强全球竞争力。

电源

这台超级计算机放置在日本西部神户的理化学研究所高级计算科学研究所(Riken's Advanced Institute forComputational Science)，承载它的机柜有672个冰箱大。它使用9,890千瓦电源，这个电源每年足以为9,000多户供电。不过，与前10大对手超级计算机的平均用电量相比，它还算是节能的：每瓦电能够进行近两倍的运算量。

排名

超级计算机排名每年进行两次，名次波动很大。2010年11月，中国占据了第一，2010年6月，美国计算机排第一。日本排在第一的时间可能不会很长：国际商业机器公司(IBM)正在伊利诺大学(University of Illinois)国家超级计算应用中心(National Center for Supercomputing Applications)建造一台每秒能够进行1000万万亿次以上运算的超级计算机。

日本高度重视超级计算机的研发工作。从2002年6月至2004年，日本超级计算机“地球模拟器”曾连续5次夺得全球超级计算机500强排行榜的桂冠。中国的超级计算机数量不断增加，包括实测运算速度达2600万亿次的“天河一号”和排名第四的“星云”在内，进入排行榜的超级计算机系统已达62个，第三名德国是30个。中国超级计算机系统无论是总数还是累计峰值运算能力都超过了德、日、法等传统的超级计算机大国。

国际TOP500组织从1993年开始发布全球超级计算机500强排行榜，这也是全球最权威的超级计算机榜单。

信息简要

性能

"京"以每秒8.162千万亿次浮点数运算（8.162 PFlop/s）的运算速度创造了一项新的LINPACK记录，成为目前世界上最快的超级计算机。其计算效率达93%。

2011年11月，日本理化学研究所（RIKEN）对外公布"京"以每秒10.51千万亿次的运算速度、93.2%的运算效率再度刷新了LINPACK纪录，成为世界上首个运算速度超过10 PFlop/s的超级计算机。

附：国际TOP500组织的列表每半年更新一次，列表项目等级的快速改变无疑暗示了计算机计算能力的更新换代速度之快。

架构

截至到2011年11月，"京"的处理器系统已包含有88128个由富士通公司自主研发的SPARC64 VIIIfx型8核，2.0GHz处理器（45nm，CMOS工艺打造），它们被分装在864个机柜中，所以此时"京"的处理器系统总共有88128×8=705024个处理器核。每一个机柜带有6个I/O接口节点和96个计算节点。每一个计算节点都包含一个单处理器和16GB的存储器。"京"还拥有一个巨大的水冷却系统用以降低故障率和减小功耗。

网络系统

"京"的网络系统使用6维Torus互联，用户可编制兼容于1维、2维、3维Torus网络的应用程序。

文件系统

"京"采用了并行/分布式功能的二级本地/全局文件系统，并且为用户提供了可用于在本地和全局之间传送文件的自动分段功能。富士通开发了一套基于Lustre的优化式并行文件系统，称作"富士通艾可萨字节文件系统"（Fujitsu Exabyte File System），可一直扩展至数百PB空间。

功耗

尽管"京"的功耗在TOP500列表的所有计算机中为最大者（达9.89兆瓦，相当于10000个城郊家庭的用电量），但其单位功率下的运算效率却很高，约为每千瓦824.6GFlop，比第二位的中国天河一号高29.8%，比排名第三的美国Oak Ridge's Jaguar-Cray XT5-HE高出225.8%。但是"京"的计算效率仍远低于排名第109位的由IBM所制造NNSA/SC Blue Gene/Q Prototype 2的每千瓦2097.2GFlop的数值。TOP500中前10名超级计算机的平均功耗为4.3兆瓦，平均效率为每千瓦463.7GFlop。国际TOP500组织总编辑，美国田纳西大学电气工程与计算机科学教授Jack Dongarra，指出"京"的性能相当于“100万台联网的台式机性能总和”。

"京"每年的运转成本高达1000万美元。