Qcdoc：芯片上的量子色动力学

QCDOC是一台大规模并行的定制机器，它由低功耗处理元件(500 MHz440 PowerPC)组成。

它能够将大量的计算资源集中在量子物理领域相对较小但要求极高的问题上。

QCDOC是由爱丁堡大学(UKQCD财团的一部分)、哥伦比亚大学、RIKEN BNL、布鲁克海文研究中心和IBM共同设计和共同建造的。*有三台10-TFLOPS机器在使用：一台由EPCC托管，两台在美国。

在粒子物理学中，CP(电荷宇称)破坏被认为是解释为什么宇宙中物质优于反物质以及粒子物理中弱相互作用的研究的关键，而弱相互作用是唯一打破CP对称性的已知相互作用类型。

在寻找新物理的过程中，在限制标准模型(基本粒子及其如何相互作用的理论)的结构方面起着核心作用的过程之一是介子衰变中的间接CP破坏。中性介子可以转化为它们的反粒子，反之亦然，然而，这种转化在两个方向上并不是以完全相同的概率发生的。

作为Riken-BNL-Columbia/UKQCD合作的一部分，在QCDOC系统上运行的关于Kaon/Anti-Kaon混合参数的模拟导致该参数的不确定度从约15%降低到约3.5%。虽然我们仍然不知道标准模型是否正确地预测了介子中的CP破坏，但减少不确定性会增加这种可能性。

在Blue Gene/Q上进行了进一步提高Kaon混合参数精度(约0.5%)的工作。

研究：与费曼路径积分相关的手征费米场中的量子涨落改变了胶子场的拓扑。

这些尖峰是由著名的阿提亚·辛格指数定理造成的，数学家迈克尔·阿提亚爵士为此赢得了1966年的菲尔兹奖和2004年的阿贝尔奖。自1997年以来，阿提亚一直是爱丁堡大学的名誉教授。

QCDOC是一种超级计算机技术，专注于使用相对便宜的低功耗处理元件来生产大规模并行机器。

顾名思义，这台机器是为解决量子物理中微小但要求极高的问题而定制的。当总部设在爱丁堡大学时，QCDOC拥有12,288个处理器，峰值速度为10万亿次浮点运算。为了了解这台机器上处理器和网络的复杂性和数量，早在2004年，它就有192块主板、12,288个处理器、2304根串行通信电缆、1608根以太网电缆和78台网络交换机。这台机器复杂性的主要优势在于其可伸缩性：如果需要，它可以使用2到12,288个处理器。

该系统由QCD社区使用，EPCC托管了这项服务，并将其维护了大约6年。

QCDOC的每个节点都由单个专用集成电路(ASIC)芯片组成，该芯片包含500 MHz 440 PowerPC处理器内核和4兆字节嵌入式DRAM(EDRAM)。这种片上存储器足以容纳标准晶格QCD计算的代码和数据。

ASIC具有在eDRAM和外部存储器之间移动数据的直接存储器存取(DMA)能力，以及支持节点之间通信的电路。

QCDOC运行QOC，这是一个定制的操作系统，便于引导、运行时、监控、诊断和性能检查。QOC还维护了系统分区，允许不同的应用程序在不同的分区上运行，但在任何给定时间，每个分区只有一个客户端应用程序。

QCDOC可以被视为Blue Gene/L的前身，Blue Gene/L拥有更强大的计算节点，通过更快、更复杂的网络连接，使系统可以扩展到数十万个节点。