高性能计算机演进历程及现状

高性能计算机演进历程及项目 ： 武汉市科技攻关计划工程（２０１３０１１００１０１０４８４ ， ２０１３０１１００１０１０４６３）作者简介 ： 陈红梅（１９８２ － ） ， 女 ， 河南商丘人 ， 硕士 ， 江汉大学交叉学科研究院实验员 ， 研究方向为高性能计算 。

0 引言目前 ， 高性能计算科学与科技已变成全球各地纷纷争夺的战略制高点定战略计划 ， 投入大量资金 ， 加速研究研发步伐 。 美国从２０ 世纪 ７０ 年代起就实行了一系列推动计算科学发展的国家计划 ， 包括“战略计算机计划”（SCP）、 “高性能计算和［１］。 一些发达国家和演进中国家相继制通讯计划”（HPCC）、 “加速战略计算计划”（ASCI）、 “先进计算设备伙伴计划”（PACI）等 。1 高性能计算机演进历程从 ２０ 世纪 ７０ 年代产生第一代高性能计算机起初 ， 经过几十年的演进 ， 高性能计算机经历了向量机 、MPP 、集群等几个发展阶段 。5 结语我国动力环境监控系统已日趋成熟 ， 并在这些产业受到应用 ， 其可较好地推动网络设施的集中管理 ， 对提升所处应用市场的工作强度有明显成效 。 现阶段我国主要运用分布式监控结构设计 ， 该设计带有可靠性高 、 灵活性好 、扩展性强等优点 。在科技方面 ， 各种远程接入 、 智能设备接入等弊端已受到较好的缓解 ； 在其他方面 ， 如遥控遥测 、 故障告警 、 数据传输 、 数据报表等功能也在日常工作中发挥了其独有的作用 。

但是随着网络科技的不断成熟和演进 ， 如下一代互联网的使用 ， 更多的网络设施会规定动力环境监控系统对其运行状况进行即时监控 ， 这必定会对现有的动力环境监控技术强调更高要求 。 为满足日趋强烈的互联网需求 ， 动力环境监控技术要向非常智能化 、 规范化的方向演进 ， 如建立专家系统 ， 实现动力环境监控的大众化应用 ；建立设施状况 ， 实现对监控仪器的品质考核 ， 以更好地进行维护 ； 建立更完善的数据预测系统 ， 实现对设施故障跟生命周期的分析功能等 。 对于那些高智能化功能的构建 ， 对动力环境监控技术的演进具有深远含义 。参考文献 ：［１］ 董裕艺 ． 基于 GPRS 的移动通信基站集中监控单元的设计［D］ ． 长沙 ： 湖南大学 ， ２００７ ．［２］ 陈胜旗 ． 面向通信局站集中监控系统的 Web 设计［D］ ． 上海 ： 复旦大学 ， ２００７ ．［４］ 李浩 ． 浅论动力环境集中监控系统的发展与演变［C］ ． ２０１１ 通信电源学术研讨会 ， ２０１１ ．［５］ 白爽 ． 机房环境监控平台数据收集与接入方法的探究与推动［D］ ．北京 ： 北京邮电大学 ， ２０１１ ．［６］ 黄综联 ． 小谈现代机房动力 、环境监控技术［J］ ． 科技资讯 ， ２０１０（３３） ： ６２６３ ．［７］ 唐立新 ， 刘新锋 ， 徐新艳 ． 机房动力环境监控系统应用研究［J］ ． 信息技术与信息 ， ２００９（３） ： ８１８２ ．［８］ NICHOLSH M C ， BERNARD C B ． Remote instrument diagnosison the internet ［J］ ． IEEE Intelligent System ， １９９８（５） ： ７０７６ ．［９］ 贾继伟 ， 蔡仁治 ． 通信电源的科学管理与集中监控［M］ ． 北京 ： 人民邮电出版社 ， ２００４ ： １０８１１４ ．［１０］ IT 行业的动力环境集中监控系统的应用跟发展 ［EB／OL］ ． http ： ／／www ． itjifang ． com／６１１ ． html ．（责任编辑 ： 黄 健）1 ． 1 向量机１９７４ 年 ， 控制数据公司 （Control Data Corporation ，CDC）推出了 CDC STAR －１００ ， 它是首先使用向量处理器（Vector Processor ）的计算机 ， 被觉得是第一台向量机 。

１９８２ 年 ， 克雷公司生产的 Cray X － MP／２ 诞生 ， 它是世界上第一部并行向量计算机 。 Cray X － MP 系列计算机基于并行向量处理机结构 ， 并行向量处理机是将向量处理器直接并行的一种体系构架 。当时的并行向量机占领高性能计算行业达 ２０ 年之久 ， 并行向量机处理器数目的降低 ，使得定制费用跟维护成本越来越昂贵高性能计算机的发展， 性价比越来越低 ， 已无法满足高性能计算机市场化的规定 。1 ． 2 MPP自 ２０ 世纪 ９０ 年始 ， 基于微处理器的并行处理（Massively Parallel Processing ，MPP）计算机迅速变成高性能计算机的主流 。 并行处理计算机是指由长期结点通过高带宽低延时的专有网络互联而构成的计算机 ， 其中每一个结点由处理器／缓存 、 局部存储器和网络接口电路构成 。 MPP 系统使用专门的网络和操作系统 。 随着个人计算机的演进 ， 集群出现了 。1 ． 3 集群２０ 世纪 ９０ 年代中期 ， 个人电脑行业日趋成熟 。 并且 ， 局域网技术也迅速发展 ， 在带宽和延迟上与传统高性能计算机所采取的专有网络的差别也逐渐缩小 。

在软件方面 ， １９９１ 年出现的 Linux 操作系统 ， 至１９９４ 年即将相当稳定 ， １９９３ 年公布了基于消息传递的并行程序设计标准MPI 。集群系统是使用高速通讯网路将多台当时独立 、 完整的微机或工作站连接在一起 ， 构成一个统一的整体 ， 使之能成为一种单一的计算资源来使用相比 ， 集群具有更高的能扩展性 、 可用性和易维护性 ， 而且售价低 、 性价比高 。［２］。 与 SMP 和 MPP2 我国高性能计算机演进现状国际上 ， 自 １９９３ 年起每月都会按 Linpack 的检测性能公布全球范围内未安装的前 ５００ 台高性能计算机排行 。２００２ 年之前 ， 我国高性能计算机未曾向国际申报 Linpack性能检测结果 ， 故而已入选国际 TOP５００ 排行榜 。 从２００２ 年起 ， 中国软件行业协会数学软件分会联合中国计算机学会高性能计算委员会与国家“８６３”高性能计算机评测中心 ， 每年 １１ 月在其网站（www ． samss ． org ． cn）及中国主要相关媒体上公开公布中国（目前限于大陆）已经安装运行的 、公开的 、以 Linpack 作为基准测试程序（Benchmark）测试的性能最高的 １００ 台计算机平台名单 ——— 中国高性能计算机百强 （China Top １００ List ofHigh Performance Computing ， 简称中国 TOP１００）一举动 ， 为推动我国高性能计算机的研发及在很多领域的应用推广做出了切实贡献 。

在美国高性能计算机排行榜首次公布的 ２００２ 年 ， 排［３］。 这行榜中名列第一的联想深腾 １ ８００ 万亿次机群名列该年国际 TOP ５００ 排行榜的第 ４３ 名 。 ２００３ 年 ， 在全球 TOP１００ 排行榜中名列第一的联想深腾 ６ ８００ 万亿次机群名列该年国际 TOP５００ 第 １４ 名 。 ２００４ 年 ， 在全球 TOP１００ 排行榜中名列第一的由中科院计算技术研究所研制的曙 －４０００A 取得了 ６ 月份国际 TOP５００ 排行榜第 １０ 的历史性突破 。 ２００９ 年 １０ 月公布的由国防科技大学研制的“天河一号”千万亿次超级计算机以 ５６３ ． １ TFlops 的 Linpack 性能名列 ２００９ 年 １１ 月世界 TOP５００ 排行榜的第 ５ 名 。２０１０ 年 ９ 月公布的国产“天河 －１A”千万亿次超级计算机以 ２ ． ５６ PFlops 的 Linpack 性能夺取 ２０１０ 年 １１ 月世界TOP５００ 排行榜的第一名 ， 是美国国产超级计算机首次获得世界冠军 。 ２０１３ 年 ， 部署于广州超级计算中心 、 由国防科技大学研制的“天河二号”以 ３３ ． ８６３ PFlops 的 Linpack性能获得国际 TOP５００ 排行榜首位 。

以上数据充分体现了我国高性能计算机的研制能力 ， 证明我国尚未作为了高性能计算强国 。3 江汉大学高性能计算系统随着高性能计算机和计算方式的迅速发展 ， 物理 、化学 、 生物等学科对计算资源有着迫切需求 ， 国内多所高校和科研院所纷纷开始建立高性能计算系统高性能计算平台就是在这种的背景下建立的 。 平台是集群结构 ， 采用 DELL 模式建立 ，包括 １９ 个计算节点 、 ２ 个I／O 节点 、２ 个登陆节点 、１ 个管理节点 、１ 组管理网络 、１组计算网络 。１９ 个计算节点包括 ： １６ 个刀片式计算节点和 ２ 个GPU 计算结点 ， 每个节点 ２ 个 CPU ，每个 CPU １２ 核高性能计算机的发展， 主频 ２ ． ６GHz ， 节点存储 ６４GB ； 一个胖节点 ， 配置为 ４ 个CPU ， 每个 CPU ８ 核 ， 主频 ２ ． ０GHz ， 节点存储 １TB 。 I／O节点和登陆节点为 ： 每个节点 ２ 个 CPU ， 每个 CPU ８ 核 ，主频 ２ ． ０GHz ， 节点存储 ６４GB ；管理节点为 ： 每个节点 ２个 CPU ， 每个 CPU ６ 核 ， 主频 ２ ． ０GHz ， 节点内存 ６４GB 。

计算网络使用 ５６Gbps 速率的 Infiniband 网络将刀片式计算节点 、 GPU 计算节点 、 胖节点 、 登陆节点和 I／O 节点全部相连 。 管理网络通过万兆以太网将计算结点 、 登陆节点 、 I／O 节点和管控节点全部相连 。江汉大学高性能计算系统操作系统为 Redhat LinuxServer ６ ． ４ ， 应用研发环境工具为 Intel Cluster Studio 软件工具包 ， 作业调度系统为 IBM Platform 。参考文献 ：［４］。 江汉大学［１］ 周兴铭 ． 高性能计算科技演进［J］ ． 自然杂志 ， ２０１１ ， ３３（５） ： ２４９２５４ ．［２］ 赵玉广 ， 孙爱国 ， 郎美娜 ， 等 ． 基于集群技术的高性能计算系统研究平台的构筑［J］ ． 吉林医药学院学报 ， ２０１３ ， ３４（５） ： ３６３３６６ ．［３］ 袁国兴 ， 孙家昶 ， 张林波 ， 等 ．２０１３ 年美国高性能计算机演进现状分析及平台测评技术解析［J］ ． 计算机工程与科学 ， ２０１３ ， ３５（１１） ： １５ ．［４］ 盛乐标 ， 游伟倩 ， 周庆林 ． 南京大学高性能计算中心建设的探求与实践［J］ ． 实验技术与管理 ， ２０１３ ， ３０（１１） ： １４４１４６ ．（责任编辑 ： 孙 娟）·8·软 件 导 刊 ２０１５ 年高性能计算机演进历程及状况高性能计算机演进历程及现状作者：陈红梅， 李皓， 钱同惠， 赖重远作者单位：江汉大学交叉学科研究院,湖北宜昌,430056刊名：软件学报英文刊名：Software Guide年，卷(期)： 引用本文格式：陈红梅.李皓.钱同惠.赖重远 高性能计算机演进历程及现状[期刊论文]-软件学报 2015(3)2015(3)

本文来自电脑杂谈，转载请注明本文网址：
http://www.pc-fly.com/a/jisuanjixue/article-143974-1.html