浪潮天梭K1系統是十一五期間國家863計畫重大專項“高端容錯計算機研製與套用推廣”項目成果，投入22080人月研發完成。浪潮集團設計實現了多處理器CC-NUMA體系結構，包括“雙翼可擴展體系結構”和“兩級Cache目錄一致性協定”，研製成功核心部件——處理器協同晶片組。該產品最大可擴展32顆處理器、256核心，4TB全局共享記憶體。浪潮天梭K1系統2013年1月22日正式上市。（備註：該機型採用的是intel itanium的cpu CC-NUMA是CPU架構，不是型號）
基本介紹
- 中文名：浪潮天梭K1系統
- 外文名：Inspur TS K1 System
- 時期：十一五期間
- 所屬：國家863計畫
- 項目成果：高端容錯計算機研製與套用推廣
基本介紹,前景瞻望,高端伺服器,研發故事,
基本介紹
浪潮天梭K1系統上市
浪潮天梭K1系統是我國863計畫重大專項“高端容錯計算機研製與套用推廣”項目成果。我國第一台關鍵套用主機浪潮天梭K1系統22日正式上市，標誌著我國成為繼美日之後全球第三個掌握新一代主機技術的國家，並有望改變我國在金融、電信等核心領域大型主機長期依賴進口的尷尬局面。
浪潮天梭K1系統的上市，打破了信息化網路核心裝備受制於人的局面，標誌著我國信息化建設自主可控戰略完成了關鍵布局，不僅填補了國內高端伺服器市場的空白，大大降低了國內用戶的成本。
浪潮天梭K1系統已於2010年8月在中國建設銀行新疆分行替代國外小型機，實現成功套用，並在去年底中國進出口銀行舉行的大型主機招標會上，擊敗IBM、HP成功中標。在歷時兩年的測試過程中，天梭K1實現了連續840天的穩定運行，從未出現計畫外停機。
2014年9月，浪潮發布的主機新品天梭K1 910系統，可支持64個核心，2T記憶體，可用性高達99.9994%。中低端主機市場占整體主機市場的50%以上，天梭K1 910的問世使得浪潮主機業務完成了從高端到中低端市場的延伸，形成了對關鍵套用主機市場高中低領域的全線覆蓋。至此，浪潮主機業務完成了從技術突破到產業化布局的再次升級。
K遷工程
2014年1月浪潮推出“K遷工程”，全面推動天梭K1規模化替代IOH（IBM、Oracle和HP）小型機的進程，這是浪潮完成主機核心技術突破、研製成功天梭K1後，全面推進國產主機套用、打破美國對主機產業和市場全面壟斷的重要信號。
在“K遷工程”的大力推動下，天梭K1系統已經在金融、能源、交通、公安、財稅等12個關鍵行業實現了成功套用，中國銀行、中國進出口銀行、中國建設銀行、中國郵政儲蓄銀行、大連銀行、洛陽銀行、北京財政局、西藏社保、白雲機場、南方電網、內蒙古交通廳等都是天梭K1系統的用戶。同時打通了國內外兩大產業生態，近百家國內外合作夥伴已經積極參與到“K遷工程”當中，“K遷工程”已經由一個浪潮推動的工作上升為產業生態共同推動的工程。
技術突破
浪潮天梭K1系統在技術方面實現了關鍵性突破。浪潮天梭K1系統基於自主設計的經典CC-NUMA架構，最大可擴展至32顆處理器、256核心，具有4TB全局共享記憶體；系統峰值浮點計算能力達到2560GFLOPS，即每秒可完成2.56萬億次浮點運算。
浪潮天梭K1系統的記憶體總頻寬為1177.6GB/s，系統互連總頻寬為1088GB/s，系統I/O總頻寬為675GB/s，這意味著如果傳輸一部大小為15G的高清電影，處理器到記憶體之間每秒的時間裡可以傳輸78部，處理器與處理器之間每秒可傳送73部，系統對外每秒可傳輸45部，足見其出眾的傳輸速率。
浪潮天梭K1系統具備1至8個硬體分區，可實現4至32路任意組合的擴展，最大可支持48個PCIe Gen2插槽，並採用浪潮自主研發的Inspur K-UNIX作業系統實現運行；K-UNIX是目前國內唯一一款符合UNIX 03標準的UNIX作業系統，實現了對主流資料庫、中間件等商用軟體的兼容，建立了完善的軟硬體生態環境。
天梭K1還採用了自主研製的國際領先的處理器協同晶片組技術，具備2個25.6GT QPI連線埠，處理器接口總頻寬為51.2GT/s；4個8.5Gbps X8 NI連線埠，NI接口總頻寬為68GB/s；天梭K1的20通道數據對齊和時鐘數據鎖定技術，實現了多通道數據傳輸的可靠性。
天梭K1採用基於多級分類的並行無阻塞協定處理流水線機制，減少訪問延遲，提高協定處理吞吐量；此外，該系統還實現了處理器協同晶片多時鐘域設計，滿足晶片多模組的不同時鐘頻率需求。
市場預期
關鍵套用主機是伺服器市場利潤的主要來源，2012年我國關鍵套用主機市場規模已達152億元，處於穩定增長中；這其中，關鍵套用主機的銷售量占伺服器整體市場的4%，而銷售額卻占到了整體市場的42%之多，可見其在伺服器市場利潤中占據了何其重要的地位。
關鍵套用主機不僅是市場利潤的主體，更是整個軟硬體產業的核心，在很大程度上決定了產業利潤的流向，已逐漸成為廠商獲取利潤的核心手段。由此不難看出，浪潮天梭K1系統不僅自身具備廣闊的市場前景，同時也鞏固了我國關鍵套用主機的產業地位，也將為國內的系統集成、系統軟體開發、技術服務市場開拓出一個高回報率的市場空間，有助於建立有自主技術體系的中國信息產業。
天梭K1不僅得到了市場的認可，也贏得了合作夥伴的信賴，開始在全球主機產業鏈中扮演重要角色， IBM和SAP相繼宣布對K1的全面支持，旗下 DB2、WebSphere、Informix、Sybase等國際主流的平台軟體都為K1推出了專門的版本，國產主機成功進入全球主機俱樂部。2015年，潤乾、超圖、愛數、匯金、中科天翔、神州軟體、南瑞科技等行業軟體供應商相繼與K1完成了兼容性測試。
2015年，基於天梭K1的解決方案新增了100多個。
2015年，推出專為K1定製最佳化的資料庫K-DB。K-DB是業界唯一實現異構平台全自動化遷移的資料庫，全面兼容Oracle資料庫，套用代碼遷移零修改，RAC集群支持，資料庫容災同步工具KSC，完善的資料庫管理工具，多進程多執行緒架構，支持國際標準，全面兼容主流資料庫，為企業級用戶提供軟硬一體化的數據平台解決方案。
2016 年，針對關鍵業務計算，浪潮啟動“K+計畫”，聚焦大生態與場景化，激活整個生態由規模擴張向最佳化健壯轉變。
前景瞻望
中國創新設計“紅星獎”是國內工業設計領域中的最高級別獎項，並逐漸發展成為與“紅點獎”、“IF獎”齊名的全球工業設計領域裡的頂級榮譽。為保證紅星獎評審的權威性和國際化水平，2011年紅星獎12位評審專家分別來全球7個國家和地區，海外評審近60%，分就創新性、實用性、經濟性、環保性、工藝性和美觀性六個角度進行嚴格篩選，評選採納意見範圍之廣、考評標準之嚴均創歷屆之最。
2015年1與9日，浪潮天梭K1系統獲得國家科技進步一等獎。這是近年來計算機領域獲得第一個國家科技大獎。國家科技進步獎是每年開年國家的頭等大事，由主席和各常委親自頒獎給在技術創新、研發上做出創造性貢獻的單位。天梭K1使得中國成為繼美國、日本之後第3個有能力研製32路高端容錯計算機的國家，讓中國的關鍵數據可以跑在自主平台上，是我國信息安全自主可控戰略布局的重要技術成果。
高端伺服器
高端伺服器，業內稱為關鍵套用主機，處理能力為普通伺服器幾十倍，是金融、電信、能源、交通等命脈行業的核心繫統，一旦無法正常運行，將會影響相關領域的正常運轉。關鍵套用主機核心技術一直是西方國家對華技術禁運的重要內容，美國等已開發國家制定了完善的法律、法規，成立了瓦森納國際技術禁運等組織，以嚴密封鎖此類技術的出口。
高可用性是關鍵套用主機的主要特點，也是其他類型計算機難以比擬的一點。關鍵套用主機通常採用軟硬一體化的容錯技術，板卡信號、關鍵套用主機模組、作業系統、套用等每一個層次都有錯誤診斷和隔離模組，保證軟硬體錯誤不會影響實際業務。關鍵套用主機的高可用性如果用數字來體現的話，就是要達到至少99.999%的可用性，而浪潮天梭K1系統將這一數值提升到了99.9994%，進一步展現了我國自主研發關鍵套用主機的高可用性與可靠性。
關鍵套用主機已成為國家戰略信息安全的基礎，以及國際技術競爭的前沿。作為繼陸、海、空、天之後的“第五維戰場”，信息技術已成為克敵制勝的重要手段之一。浪潮天梭K1的誕生證明了我國在信息技術“戰場”中向國際發起挑戰的決心，進一步鞏固了我國的信息戰略長遠規劃。
據悉，2006年4月20日上午，中國銀聯曾因通信網路和系統關鍵套用主機故障，造成轄內跨行交易全部中斷8個多小時；同年10月，中國民航信息網路有限公司離港系統關鍵套用主機出現技術故障，導致包括北京首都機場等在內多個機場離港系統癱瘓，嚴重影響航空運輸秩序。
此次發布的浪潮天梭K1系統最大可擴展32顆處理器，達到國際先進水平。如將其套用到一家每天需處理1億筆業務的銀行，每筆業務平均相當於50個事務處理，則該銀行1天需要處理50億個事務，從理論上來講，一台32路伺服器即可滿足該銀行一天的業務處理量。
研發故事
研製天梭K1系統是中國企業第一次進入主機研發領域，浪潮在產品研製階段遇到了大量的工藝製程瓶頸，特別是PCB設計加工方面（PCB，Printed Circuit Board，印製線路板，簡稱印製板，負責積體電路等電子元器件之間的電氣互連，是關鍵套用主機的重要部件之一）。浪潮在PCB材料、化學、金屬表面處理等進行了大量實驗，對材料編織對信號的擾動效應進行了深入研究，繼IBM之後，全球第二個實現了600×500超大尺寸、20層高疊層、0.5%高阻抗控制精度的電路板的加工並穩定量產。
方寸之間的千針萬線
天梭K1系統是一個龐大的研發工程，從晶片、到板卡，需要海量的研發工作量。
先後研製大規模晶片數十個。特別是處理器協同晶片，這是計算機中唯一複雜度可與處理器相比的晶片部件，浪潮研製的晶片組集成了4.5億個電晶體，有2577根管腳，而intel最高端的通用處理器至強E7集成的電晶體數量也不過14億個，針腳數只有1567個，如此數量、如此規模的晶片設計是國內十分少見的。
一般的多處理器計算機的板卡不超過5塊，系統布線在5000-7000條。而天梭K1系統板卡數量超過110塊，布線90000條以上。特別是計算板，尺寸只有50cm*60cm，如此狹小的面積上有40000個管腳，20層布線，挑戰了業界計算板卡加工工藝極限。最終設計完成後，整套系統有300個感測器，367種、2177個零件。
“大和小”的藝術平衡
天梭K1體積和內部的板卡多大合適，看似一個十分初級的問題，但卻非經驗豐富的資深專家才能解決。從信號和供電的角度講，天梭k1做的越小越好，因為信號傳輸距離過長會產衰減、失真現象，供電會有壓降問題，但是散熱問題就會隨之而來，K1系統最大功耗有20Kw，平均發熱密度超過普通伺服器60%，而且在計算板卡發熱密度更高，散熱這一常規性問題變成技術卡口。
在通用伺服器領域經驗豐富的浪潮工程師在關鍵套用主機領域還是新入者，談不上經驗，只能在“戰爭中學習戰爭”。他們先後設計了20多個版本的系統基礎結構設計方案，才最終平衡散熱和尺寸的問題。其中計算板尺寸50cm*60cm，已經是國內最大的主機板，甚至一度超出了國內PCB板卡加工工藝的極限，實現“10Gbps信號傳輸距離超過30英寸”、“6.4GT/s 21路並行傳輸超過21英寸”等多項業界信號傳輸距離的新紀錄。
