天文無(wú)線電望遠(yuǎn)鏡

據(jù)悉，ACA Correlator超級(jí)計(jì)算機(jī)由35臺(tái)富士通PRIMERGY工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器和專業(yè)計(jì)算組件構(gòu)成，對(duì)望遠(yuǎn)鏡的每秒5,120億個(gè)無(wú)線信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，每秒可以進(jìn)行120億萬(wàn)次計(jì)算。特別是在5,000米高空，遇到0.5帕大氣壓強(qiáng)的極端環(huán)境中仍能保持平穩(wěn)運(yùn)行。

ALMA陣列運(yùn)營(yíng)處(AOS)技術(shù)樓

該望遠(yuǎn)鏡是世界上分辨率最高的天文無(wú)線電望遠(yuǎn)鏡。該設(shè)施包括66個(gè)設(shè)置在一個(gè)直徑為18.5公里陣列范圍內(nèi)，相當(dāng)于山手線鐵路到東京市中央的跨度，并通過(guò)處理毫米/亞毫米波大小的信號(hào)，在一個(gè)直徑為18.5公里的拋物面天線范圍內(nèi)產(chǎn)生的相同的分辨率無(wú)線電波圖像。

專屬超算機(jī)

NAOJ和富士通集團(tuán)合作開發(fā)的ACA陣列(“阿塔卡馬”緊湊型陣列)，它可以通過(guò)專用的超級(jí)計(jì)算機(jī)進(jìn)行高靈敏度的數(shù)據(jù)觀測(cè)。該系統(tǒng)由35臺(tái)PRIMERGY x86服務(wù)器以及富士通專門開發(fā)的計(jì)算單元組成。隨著ACA不斷深入，利用超級(jí)計(jì)算機(jī)能夠處理從遙遠(yuǎn)的天體發(fā)出極其弱的無(wú)線電波信號(hào)，通過(guò)分割和處理大約500,000頻率并輸出的格式中的數(shù)據(jù)行進(jìn)分析。

探秘ALMA專用超級(jí)計(jì)算機(jī)

作為歷史上最復(fù)雜的地面望遠(yuǎn)鏡的一部分，ALMA陣列專屬超算擁有1.34億個(gè)處理器，并行計(jì)算速率達(dá)到1.7億億次/秒，ALMA專屬超級(jí)計(jì)算機(jī)由66個(gè)“大鍋蓋”天線組成，超算的1.34億個(gè)處理器持續(xù)比較、組合ALMA陣列接收到的微弱天體信號(hào)。

ALMA專屬超級(jí)計(jì)算機(jī)全貌

這部超算專為ALMA工作，但其每秒運(yùn)算量與全球最快的通用型超算不相上下。當(dāng)今全球超級(jí)計(jì)算機(jī)的TOP 500榜上，最快泰坦(Titan)高性能浮點(diǎn)能力為每秒1.759億億次，但由于ALMA專用超算非通用型的不能參與TOP 500榜。

超算的但原始設(shè)計(jì)，以及它的建造、安裝，都由ALMA項(xiàng)目北美首席合作伙伴、美國(guó)國(guó)家射電天文臺(tái)(NRAO)牽頭并負(fù)責(zé)。超算項(xiàng)目資金由美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)(NSF)和ESO提供。

超算技師正在檢測(cè)設(shè)備

作為ALMA項(xiàng)目的歐洲成員，ESO也提供了超算的部分關(guān)鍵設(shè)備，法國(guó)波爾多大學(xué)為ESO設(shè)計(jì)并制造了一套由550塊線路板組成的數(shù)字濾波系統(tǒng)。通過(guò)該系統(tǒng)，ALMA接收射電波的分頻精細(xì)度提高32倍。

另一項(xiàng)挑戰(zhàn)是極端的地理環(huán)境。超算將安裝在ALMA陣列運(yùn)營(yíng)處(AOS)技術(shù)樓，海拔高達(dá)5000米，要對(duì)設(shè)備降溫需要2倍的空氣流量，因此要求140千瓦的電量。因?yàn)榭諝庀”?，旋轉(zhuǎn)磁盤陣列也不能用，因?yàn)樽x寫磁頭沒(méi)有足夠的空氣墊浮在高速旋轉(zhuǎn)的磁盤上，另外超算必須有能抵消地震導(dǎo)致的振動(dòng)的設(shè)計(jì)。

ALMA專用超算的機(jī)柜

從資料了解，ALMA專用超算是ALMA復(fù)合體的兩部超級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之一。ALMA總共66架天線由50架主天線及16架附加的天線(稱為阿塔卡瑪緊湊天線陣列，ACA)組成。ACA由日本國(guó)家天文臺(tái)(NAOJ)提供，它配有專屬的超級(jí)計(jì)算機(jī)，已由富士通制造、NAOJ交付，為ACA提供獨(dú)立的交換服務(wù)。

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