通過前幾篇文章，我們不僅見識了超級計算機的強大算力及其國產高性能芯片，也探索了它與日常生活的緊密聯繫。面對這種動輒千萬核、用於模擬宇宙或預測氣候的超級計算機，有人可能會問：計算規模如此龐大，豈不是會帶來驚人的能耗負擔？

事實上，現代超算的發展正在打破“性能越強，功耗越高”的傳統認知。我國的“神威·太湖之光”超級計算機便是如此——不僅算力驚人，還以綠色節能著稱。

反觀我們常用的筆記本電腦，經常會出現發燙的情況。如果還是在插電狀態下，一邊開着視頻會議、一邊後臺跑模型，還順便瀏覽幾頁論文，那麼你一定會感受到那種掌心火山般的灼熱。

這不禁讓人疑惑，同樣是用電，爲什麼我的筆記本燙得像個暖手寶，而超級計算機卻能在高強度運算下從容運行？答案藏在它們背後不同的設計與技術架構中。

筆記本電腦發熱

（圖片來源：作者使用AI生成）

設計目的不同，輕量便攜vs長期穩定

你的筆記本電腦是爲移動辦公、輕量娛樂設計的。它必須輕薄、易攜帶，這就意味着不能放進太多散熱材料，也不能使用體積龐大的冷卻系統。爲了滿足性能需求，它往往採用少量高主頻的CPU核心，比如4核8線程、頻率可達3GHz（吉赫茲）以上，在高負載時快速升溫。

而神威·太湖之光這種超級計算機則截然不同——它部署在國家超級計算無錫中心，擁有數千平方米專用空間，無需考慮便攜性。這種規模優勢讓它能夠專注於一個核心目標：長時間穩定、高效地運行上千萬個核心。所以即使其體積龐大，也在設計範圍內。

神威·太湖之光超級計算機

（圖片來源：國家超級計算無錫中心）

架構策略不同，高頻單核vs多核並行

筆記本採用的是“少核高頻”策略——用較少的核心完成儘可能多的計算，這雖然短時效率高，但每個核心承擔的功率也高，熱量自然堆積。

而神威·太湖之光使用的是國產SW26010處理器，每顆芯片擁有256個計算核心，全系統總計約1065萬個核心。它採用多核低頻高並行架構，把任務分散給成千上萬個小核心，每個核心頻率不高，但整體協作效率驚人，同時每個核心發熱量也很低。

SW26010架構以及從核陣列結構邏輯示意圖

（圖片來源：國家超級計算無錫中心）

散熱系統不同，微風扇vs液冷巨陣

另一個關鍵區別在於散熱系統：你的筆記本最多裝了一個幾釐米見方（正方形）的小風扇，這種設計在使用中容易被灰塵堵住，加上內部空間緊湊，熱量散不出去。這就如同在密閉的儲物間裏用微型電扇試圖降溫——熱量不斷積聚，機身溫度自然飆升。

而神威·太湖之光的散熱系統則是液冷級別。冷卻液通過導管循環，精準帶走每一個機架、每一塊芯片產生的熱量。這就像一臺電腦浸泡在“智能水冷浴池”中，即便長時間高強度計算，也能保持理想溫度。

能效優化機制不同，被動降溫vs主動能控

筆記本電腦的過熱保護機制相對被動——當溫度過高時，自動降頻，犧牲性能來“保命”。但這種調節往往滯後，熱量已經積累起來，用戶感受依舊燙手。

相比之下，超級計算機採用前瞻性能效管理：運行任務前就會進行精確的任務調度，依據芯片負載、功率預算、冷卻效率等做出動態能耗分配，既保證性能，又維持能效。神威·太湖之光的系統能效比高達6GFLOPS/W（每瓦電完成60億次運算），在全球同類系統中名列前茅。

所以，當你的筆記本電腦化身“暖手寶”時，那些在冷氣機房裏默默運行的超級計算機，卻能在持續高強度運算中保持高效與穩定。這靠的不是魔法，而是從架構到冷卻的全面系統設計。

總結

通過這四篇文章，我們全面瞭解了神威·太湖之光超級計算機：它擁有領先世界的強大算力，採用自主研發的中國芯片，在氣象預測、新藥研發等領域發揮重要作用，同時還具備領先的節能技術。它的誕生，標誌着我國在高性能計算領域實現了從跟跑到領跑的重大跨越。未來，隨着算力需求的持續增長，神威·太湖之光所積累的技術經驗，將爲建設數字中國提供重要支撐。

參考文獻：

[1] 胡怡, 陳道琨, 楊超, 等. 國產 SW26010-Pro 處理器上 3 級 BLAS 函數衆核並行優化[J]. 軟件學報, 2023, 35(3): 1569-1584.

出品：科普中國

作者：楊超（中國科普作家協會）

監製：中國科普博覽