超级计算机

通常是指由成千上万个处理器（计算机）组成的计算机，可以计算普通PC和服务器无法完成的大型复杂主题. 现代超级计算机用于核物理研究，航空航天器设计，国民经济预测和决策以及中长期天气预报. 它们是功能强大的仿真和计算工具. 它是一国科研实力的体现，对国家安全，经济和社会发展具有重要意义. 中国第一台性能超过一万亿次的超级计算机的曙光将于2011年11月在国家超级计算机深圳中心全面运行.

超级计算机

超级计算机是非常大的电子计算机. 具有强大的数据计算和处理能力，主要特点是速度快，容量大，配备了各种设备以及功能丰富的高性能软件系统. 通常是指由成千上万个处理器（计算机）组成的计算机，可以计算出普通PC和服务器无法完成的大型复杂主题. 超级计算机是一国科研实力的体现，对国家安全，经济和社会发展具有重要意义.

超级计算机是一个相对的概念. 一个时期的超级计算机可以在下一个时期成为通用计算机；一个时期的超级计算机技术可能会在下一时期成为通用计算机技术. 现代超级计算机用于核物理研究，设计，航空航天器设计，国民经济预测和决策，能源开发，中长期天气预报，处理，情报分析和各种科学研究. 计算工具对于国民经济和国防建设尤为重要.

人们普遍认为，自1946年第一台电子计算机ENIAC问世以来，超级计算机的发展经历了五个阶段或五代，即早期的单处理器超级计算机，和集群系统.

涡轮刀片计算机

CDC6600诞生于1964年，被公认为是世界上第一台运行速度为1Mflops的超级计算机. STAR-100矢量机于1970年代初成功开发，它是世界上第一台矢量机. 然后在1974年，世界上第一台SIMD阵列计算机-ILLIAC-IV并行机诞生了.

1976年，CRAY推出了CRAY-1矢量机，该机开始了矢量机的蓬勃发展，其峰值速度为0.1Gflops. 向量机处理非常有益于提高计算机运算速度，有利于流水线的充分利用，有利于部件的充分利用，但由于时钟周期接近物理极限，因此进一步矢量计算机的开发已经是不可能的.

尽管传统逐渐缩小，但并行处理MPP机器的时代正在到来. 各种新技术层出不穷，大公司也纷纷介入. 其中，ASCIRED在1996年12月宣布，计算速度超过了每秒1万亿次.

目前（2011年），大多数新建的超级计算机使用群集结构，但是特定的节点模型，拓扑和互连技术将有所不同. 集群超级计算机系统具有结构灵活，通用性强，安全性高，易于扩展，可用性高，性价比高等优点.

根据相关专家和研究人员的想法，与现有的第五代集群系统相比，未来的HPC-G6将具有更高的可扩展性，可用性，可持续性，计算密度和可管理性，运营效率和性能. 功率比. 更高的可扩展性意味着未来的HPC-G6可以更大程度地扩展节点数量及其互连带宽，从而实现成千上万个节点的高速互连. 更高的可用性和计算的可持续性意味着该系统具有很高的可靠性和连续的计算能力. 更高的计算密度意味着单个机架空间将能够容纳更多的处理单元，更高的计算能力和更高的计算能力. 可管理性意味着可以使用简单的操作和控制方法来有效地管理整个系统. HPC-G6将具有更高的运行效率，并且单位功耗所交换的计算能力（即性能/功率比）将得到进一步提高. 尽管HPG-G6目前仅作为一个概念提出，但它表明人们已经开始为迈向更高性能的计算做准备.

2011年6月21日神威蓝光超级计算机，国际TOP500组织宣布，日本超级计算机“ Kcomputer”已成为世界上最快的超级计算机，每秒可运行8162万亿次操作.

由日本政府资助，由富士通制造的巨型计算机“ KComputer”目前位于日本物理化学研究所，并已成功从中国手中夺回了计算速度排名的宝座. 它以每秒8162万亿次操作的速度成为世界上最快的超级计算机. 目前“ KComputer”的计算速度为每秒8万亿次，到2012年完全完成时，其计算速度将达到每秒1万亿次. “ KComputer”比第二大中国超级计算机快三倍，甚至比第二到第六次计算机计算的总和还快.

美国爱达荷州国家实验室的“裂变”超级计算机

关于中国声称“天河一号”占据世界第一的说法，著名的美国计算机设计师沃里奇说，世界不会停止，中国的超车只是暂时的情况. 美国失去“世界上最快的计算机所有者”的称号后，它将增加对超级计算机的研究. 据媒体报道，有五种正在计划或在建的超级计算机系统，其计算能力将超过中国的“天河一号”，而这些在建的超级计算机大多集中在美国. 美国正在开发一种名为“ Blue Water”的计算机系统，该系统使用IBM的Power7多核处理器，其连续运行速度可以达到每秒1000万亿次，最高可达10,000万亿倍. 另外，正在开发具有内置的超级计算机. 成功开发后，计算能力有望达到20万亿次. 预计将在2012年进行开发，其速度将是中国“天河一号”的近10倍.

就发展超级计算机而言，日本是起步较早的国家之一. 自1990年代以来，日本意识到超级计算机研发是提高其国际竞争力的重要组成部分，并不断启动和更新其超级计算机研发计划. 1999年，日本投资400亿日元（约合25亿元），开始研究和开发一种名为“地球模拟器”的超级计算机，该超级计算机旨在通过对地球的大气，地壳和地震进行预测和分析，在计算机的“虚拟地球”中. 对于其他活动. 2002年，“地球模拟器”成功启动，而一向统治世界的美国挤占了“头把交椅”. 此后，由于预算资金的减少，日本超级计算机的研发目标发生了变化. 政府主导的超级计算机研发政策开始朝着产学结合的方向发展，为民生做出了更多贡献. 目前，日本外界知道的核心项目是一个10万亿秒的超级计算机系统，预计将在2012年问世.

超级计算机与美国拼图节目中的人

欧洲已经采用了一种“将零变成整数”的联合方法来共同创建“超级-超级”计算机. 今年6月，一个超级计算机合作平台项目在巴塞罗那启动，该项目投资数亿欧元，涉及20个国家/地区，用于连接多台超级计算机，速度达到每秒100万亿兆兆字节. 该计划旨在通过建立连接各种欧洲计算资源的基础架构来增强欧洲的超级计算能力. 2010年10月25日，法国原子能委员会举行了大型计算机中心的开幕仪式. 大型计算中心位于法国北部的埃松省，总面积为6,500平方米. 它的主要目的是容纳许多欧洲国家共同开发的“”. 它每秒可以执行超过1000万亿次操作，相当于150,000台笔记本电脑. 全部计算机工作量将于2011年底正式投入使用.

印度还是世界上拥有自己的超级计算机的少数几个国家之一. 它以低成本开发了具有高速计算能力的高质量超级计算机. 2007年，在全球“超级计算机500强”排名中宣布，印度超级计算机首次在世界排名第四. 尽管印度在前500名中仅占少数席位，但印度的IT行业却受到世界的称赞，并且它仍有重拾成功的强大潜力.

这里介绍的是当前（2011年）主流超级计算机系统的测量指标

“神威蓝光”超级计算机

集群系统的主要性能指标包括峰值速度，测量速度和运行效率. 计算速度通常基于计算机系统的“每秒浮点操作数”（Flops），并且定义了扩展单位MFlops. （每秒数百万个浮点操作），GFlops（每秒十亿个浮点操作），TFlops（每秒数万亿个浮点操作）和PFlops（每秒petaflops）等.

计算峰值速度，因此也称为理论峰值速度，其计算公式为[理论峰值速度（亿倍）=节点机每个CPU的主频率（MHz）×CPU每个时钟周期执行浮点运算的次数×CPU总数/ 108]. 例如，“天河一号”的峰值速度为每秒1206万亿次（TFlops）或1.206 petaflops（PFlops）.

使用评估软件的集群系统计算速度的实际测试值. 当前的国际超级计算机或高性能计算机评估软件是“ Linpack”，这是一套用于解决线性方程和特征值问题的方法，可以全面评估基准软件的超级计算机浮点计算性能. 测得的速度可以更客观地反映系统的实际计算性能. 对于用户而言，测得的速度比峰值速度更有意义.

通常是指超级计算机的测得速度与峰值速度之比. 运行效率越高，表明通过合理的系统设计可以更有效地发挥系统所拥有的处理资源. 相对于处理器数量和性能所确定的理论峰值速度神威蓝光超级计算机，运行效率显然是更全面，更科学的指标，反映了超级计算机的性能和技术进步.

日本的地球模拟器被称为“现代水晶球”

超级计算机是功能最强大的计算机，具有最快的计算速度和最大的存储容量. 它们主要用于国家高新技术领域和尖端技术研究，是国家科学技术发展水平和综合国力的重要标志. 超级计算机通常用于需要大量计算的工作，例如计算化学，分子模型和密码分析.

中短期天气预报主要基于气象卫星观测到的大气实时数据，并求解描述天气演变过程的动力学方程. 这种的数值计算必须由超级计算机完成. 例如，当举行2008年北京奥运会时，北京气象局购买的IBMSystemp575超级计算机的计算能力是原始系统的10倍. 基于IBMSystemp575更高的计算性能，新的天气预报系统可以覆盖44,000平方公里. 区域，并且可以按小时提供每平方公里的天气和空气质量预测.

日本海洋研究开发局的“地球模拟器”是一种矢量处理超级计算机系统，可用于计算，例如对地球大气环流的监测和分析，温室效应的预测，地壳和地震监测和预测.

日本的“地球模拟器”超级计算机

新药的开发通常需要从开发和测试开始的许多步骤，通常需要大约15年的时间，并且使用超级计算机可以模拟药物的开发，治疗效果和不良反应等. 新药可缩短3到5年，可以大大降低研发成本. 例如，美国基因工程技术公司的研究团队将超级计算机应用于酶促酶药物的研发. 在14个月内，从超过500,000个化学分子中筛选出两种候选药物进行最终合成，在临床试验中，实验室在整个过程中实际上仅合成了2,000个分子，其余的则使用超级计算机进行了模拟，节省了数百倍的时间时间和成本.

石油勘探大多采用地震勘测的方法，即在地面爆破后，利用检测仪器对大量的地震反射波进行数据采集和计算，处理和分析的结果. 数据用于确定地下储油库的位置. 石油勘探中大量价值的快速计算，处理和分析必须由高性能超级计算机完成. 例如，2007年，曙光4000L超级计算机在渤海冀东南堡油田的发现中发挥了关键作用，该油田的储量高达10亿吨，而曙光5000A超级计算机的后续应用进一步达到了数千个地下勘探深度. 以米为单位.

《全面禁止核试验条约》签署后，一些国家转向使用数值计算方法进行模拟试验，以评估的性能. 此应用程序对计算性能有很高的要求. 例如，美国的劳伦斯·利弗莫尔国家实验室（Lawrence Livermore National Laboratory）使用IBM BlueGene / L超级计算机，其计算速度为360 Tflops，可以对核弹爆炸进行极为逼真的三维模拟. 此外，法国原子能委员会最近订购了由布尔公司生产的Tera-100超级计算机，其计算速度为1000 Tflops，它将取代当前的Tera-10超级计算机来模拟爆炸过程.

“天河一号”超级计算机

在1990年代初期，中国的超级计算机几乎都是产品，科研机构不得不在外国人的现场监视下使用计算机. 经过多年的发展，中国逐步探索了开发适合自己国情的超级计算机的新途径. “中国制造”继续缩小与发达国家的差距，甚至在某些技术领域处于世界领先地位. 在世界500强排名中，中国拥有41台机器，超过日本，法国，德国和英国，成为超级计算机的第二大用户. 《纽约时报》表示，中国正在从超级计算机领域的“后起之秀”转变为“超级大国”.

1983年，中国第一台十亿次巨型电子计算机“银河”诞生于国防科学技术大学. 它的成功发展向世界宣布: 中国已经成为继美国和日本之后能够独立设计和制造巨型机器的国家.

1992年，美国国防科技大学开发了Galaxy-II通用并行巨型机，其峰值速度为每秒10亿次，主要用于中期天气预报.

1993年，国家智能计算机研究开发中心（后成立了北京曙光计算机）成功开发了曙光第一号全对称共享存储多处理器. 使用标准UNIX操作系统设计和开发的并行计算机.

1995年，Sugon再次推出Sugon 1000，其峰值速度为每秒25亿个浮点运算，而实际的运算速度达到了每秒10亿个浮点运算的高性能水平. “曙光1000”类似于美国英特尔公司在1990年推出的并行机体系结构和实现技术，与国外的差距已缩小到大约5年.

1997年，国防科学技术大学成功开发了Galaxy-III并行超级计算机系统，其峰值性能为每秒130亿个浮点运算.

从1997年到1999年，Sugon在市场上推出了Sugon 1000A，Sugon 2000-I，Sugon 2000-II超级服务器，其峰值计算速度超过了每秒1000亿个浮点运算.

1999年，由国家并行计算机工程技术研究中心开发的“神威I”计算机以每秒3840亿次的峰值计算速度在国家气象中心投入使用.

2004年，由中国科学院计算技术研究所，曙光和上海超级计算中心联合开发制造的Sugon 4000A达到了每秒10万亿次运算的速度.

2008年，“神腾7000”是国内第一个异构集群系统，其实际性能超过了每秒1000亿次，Linpack的性能超过了每秒106.5万亿次.

2008年，Sugon 5000A的峰值速度达到230万亿次，Linpack值达到180万亿次. 作为满足国民经济建设和社会发展的主要需求的网格超级服务器，Sugon 5000A可以完成各种大型科学工程计算和业务计算.

2009年10月29日，中国第一台千兆级超级计算机“天河一号”诞生. 这台计算机的最高速度为每秒1206万亿次，Linpack的测量性能为每秒563.1万亿次，使中国成为仅次于美国的世界第二大可发展petaflop的国家.

2011年11月，中国第一台性能超过一万亿次的超级计算机“星云”在深圳国家超级计算机中心全面开放. “星云”系统的峰值是每秒3000万亿次，而测得的Linpack性能达到每秒1271万亿次. 它是中国第一台超级计算机，也是世界上第三次测量双精度浮点计算，其运算量超过一万亿次.

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-181653-1.html