Yellowstone采用英特尔至强E5系列处理器，包含74592个CPU核心与149.2TB内存，通过iDataPlex服务器架构实现149.2TB内存容量。其浮点运算性能达1.6 PFLOPS（每秒1.6千万亿次）[2] [3] ，存储系统总容量为17PB。2019年11月公布的全球超级计算机TOP500榜单显示，该系统峰值速度仍保持在1503.59 TFlop/s。
硬件系统由100个互联机柜构成，采用混合散热方案：机房配备地下3米电力冷却管道，部分电力通过风力发电供应。与NCAR前代系统Bluefire相比，计算性能提升26倍，存储容量增长12倍[1] 。
作为专用气候研究设备，Yellowstone 50%的工作负载用于高分辨率气候建模，具体应用包括：
模拟飓风风眼墙动态演变过程[1]
分析龙卷风形成机制与环境条件关联性[1]
预测区域性气象灾害发生概率与演化路径[3]
构建地磁风暴对电离层扰动影响的数值模型[3]
在2012年投入运行后，该系统显著提升了飓风路径预测的时空精度，可将72小时预报误差降低约18%[1] 。此外还支撑大气湍流对航空安全影响评估、太阳活动引发地球磁场变化等跨学科研究[2] [3] 。
美国国家大气研究中心（NCAR）于2011年11月宣布与IBM合作建设该超级计算机系统，项目总投资额介于2500万至3500万美元[1] 。研发团队突破性地采用X86架构替代IBM传统Power处理器，通过模块化设计降低能耗密度。系统于2012年夏季完成部署并正式投入使用[2] [3] ，成为当时全球前25强的超级计算机[1] 。
系统采用分层存储设计：
17PB主存储采用高速磁盘阵列
2.5PB固态硬盘作为热数据缓存区
RDMA网络实现计算节点间微秒级延迟通信
软件栈集成CESM（社区地球系统模型）与WRF（天气研究与预报模型），支持从全球气候模拟到区域气象预测的多尺度研究[1] [3] 。运维团队通过动态资源调度算法，实现CPU核心利用率长期维持在92%以上[1] 。