曙光PHPC100个人高性能计算机技术白皮书V1.
曙光天潮PHPC100 个人高性能计算机
曙光天潮PHPC100 个人高性能计算机是曙光公司专门为办公室应用环境设计的第一代四核高性能计算机产品，它在众多方面超越了传统机架式服务器、刀片服务器和机群服务器，是高稳定、高性能、低环境要求的新一代桌边型高性能计算机。它采用整体优化的设计，有效降低了系统功耗，再加上其人性化的设计、很强的系统扩展能力、卓越的性价比和计算密度，可以覆盖更广泛的个人及工作组用户对高性能计算的需求。与传统的高性能计算机相比，曙光PHPC100可提供更有竞争力的整体解决方案，是更好满足中小高性能计算需求的理想平台。
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概述
模块化
模块化的设计整合了计算模块、KVM、电源、网络及散热系统于统一的智能管理平台之上，紧密融合形成了高效的PHPC100 个人高性能计算机体系结构；
易维护
曙光PHPC100个人高性能计算机通过对各功能模块的整合，有效的降低了系统的复杂度，提高了系统的可靠性、稳定性及可管理性，更容易进行系统的维护与维修；
易管理
管理复杂度的降低可以极大地加快大规模系统部署和性能调优的速度，非常有助于简化系统管理，内置PHPC管理软件，最大限度地提高IT人员的工作效率；
降低总拥有成本
简便、集中、有效的管理，针对客户需求的动态适应，电源和散热策略的自动优化，空间的节省，部署效率的提升，都有助于降低用户的总拥有成本；
适合办公室应用环境
曙光PHPC100个人高性能计算机针对办公室应用环境进行了优化，不再需要昂贵的机房，运行噪音低于52分贝，采用4x500W高效电源模块实现3+1冗余电源配置，整机功率低于1500W，电源输出功率80%以上,可以直接使用室内电源插座供电（16A）；
微软WCCS集群操作系统
由微软研发的WCCS集群操作系统，囊括了高性能计算诸如作业调度、并行MPI管理、集群部署、节点监控等所需的一系列功能，简易的操作性使普通用户很快进行熟练性的操作。采用Active Directory 的集成为管理和用户提供了基于角色的安全性增强，而微软管理控制台 (MMC) 的使用则提供了熟悉的管理和计划安排界面，同时支持多种主流linux操作系统；
特性与优势
功能特性 优势
PHPC100计算机机箱 z最大支持5个计算模块；
高可用机箱中板 z无源中板设计，不含任何有源器件，可靠度呈指数倍提升；
z高达425Gb/s的单向中板带宽，支持向更高带宽扩展；
共享USB设备实现Share Media功能 z同一PHPC100个人高性能计算机内的所有计算模块共享USB设备，支持多种切换方式，可在各计算模块之间任意切换；
z每个计算模块拥有双USB接口，可支持USB 光驱和软驱设备，解决了各计算模块没有独立的外置存储设备产生的问题；
z可启动媒介，为快速安装操作系统以及数据拷贝带来便利性；
使用自动智能调节策略的电源模块SRPM（Self Regulating Power Modules）z可选两种工作模式：手动优化和自动智能调节；
z根据功耗变化，自动智能调节电源系统的管理策略，能够始终保持电源模块工作在效率曲线的高点，减少不必要的功耗损失，大幅增加电源的使用寿命；
z支持实时状态监控、远程电源控制；支持实时的电源负载测量和显示；
使用线性预补偿策略的散热模块LPCM（Linear Pre-Compensation Cooling Modules）z根据温度变化，线性平滑调整风扇转速，减弱噪音，降低不必要的功耗；
z根据温度变化，预测下一阶段温度变化趋势，提前进行转速调整补偿，保证风扇转速和噪声平稳；
管理模块提供全视角管理控制功能FVMM（Full View Management Modules） z内置Dawning PHPC Full View Management System管理软件；
z基于Web浏览器的管理方式，可提供所有组件的最新状态及图形标示的详细信息；z实时状态监控、故障预警，动态优化调整资源配给和工作策略；
z保存并统计分析关键历史数据；直观显现重要信息的变化趋势；
z多种错误故障报警方式，日志、审计和报表可供查询；
z允许加密的远程控制，可从任何位置控制操作及监控整体运行状况；
PHPC100系统增强管理软件(Dawning PHPC Management Turbo System)z安装部署简便，配合全视角管理模块监控管理整个PHPC100系统更多实时信息； z允许自动安全重启或关闭操作系统，避免直接断电造成的数据丢失；
z实时反映当前资源调度状况，配合智能管理平台进行及时的策略调整；
光学通路状态指示技术OPSI（Optical Path Status indicator） z覆盖PHPC100个人高性能计算机各组件的光学指示通路，能够提供准确的状态指示和错误报警；
z帮助用户了解系统的运行状况，迅速对异常状态作出判断和定位，有助于提供稳定的服务，实现更高的MTBF；
IB交换模块 z高带宽、低延迟、全互联的Infiniband交换模块，提供10个传输速率为20Gb/s
外联端口，支持铜缆和光纤接头的转换；
z采用业界最新、最高性能的Switch 芯片，提供高达800Gb/s的交换带宽；
z集成线性数据包缓存；支持VL(Virtual Lane)划分；
I/O扩展模块 z创新设计的I/O扩展模块，为每个计算模块独立配置了PCI-E扩展插槽；
z兼容网卡、FC HBA、iSCSI HBA、Infiniband HCA等业界绝大部分PCI-E板卡，为
PHPC100系统的I/O扩展提供了更为灵活的选择；
KVM Over IP功能（可选）z允许从桌面或任何其他地点访问、安装、配置和控制远端的PHPC100计算机；
z低网络带宽需求，可以消除PHPC计算机系统管理和使用地域的限制，提升了远程
处理的速度；
z BIOS级别的访问及控制，与操作系统无关，提供完全的兼容性；
z高安全性，所有传输的数据均经过基于硬件的128位数据加密；
z基于Web的访问连接，通过浏览器即可实现对远端PHPC100计算机的加密安全控
制与访问；
热插拔网络模块 z可轻松构建计算模块间的管理网络
z千兆以太网交换机模块，快捷实现计算模块之间、计算模块与外部网络的互联，
最大程度上减少线缆数量；
电源模块 z具有负载均衡和故障切换功能的热插拔500W 交流电源模块
z高效电源输出效率，可达80%以上
z可实现3+1、3+2、3+3冗余电源配置，增强系统可靠性；
技术规格
曙光PHPC100 个人高性能计算机技术规格
PHPC100机箱PHPC100机箱（包含IOE部分）
可容纳计算模块数量标配5个计算模块；
电源模块标配4个具有负载均衡和故障切换功能的热插拔500W 交流电源模块，可实现3+1
冗余电源方案，最多配置 6 个，实现3+3冗余方式；
散热模块标配3个系统风扇；最多可配置6个；
管理模块标配一个，可选另一个模块，实现冗余，可实现共享USB功能、KVM切换、计算模
块状态、故障定位、开关机等全方位管理控制监视功能；可选KVM Over IP功能模块；
PHPC100系统管理软件管理模块内置Dawning PHPC Full View Management System管理软件；计算模块可配置Dawning PHPC Management Turbo System软件，配合管理模块可监控管理整个PHPC100系统更多实时信息；
I/O 端口PS2键盘鼠标、视频（KVM）、以太网（管理网和KVM Over IP）、2个共享的USB
接口；
标配介质1个外置USB DVD-ROM；1个外置USB 软驱；管理模块提供的共享USB接口，可实现Share Media功能；
网络模块标配一个千兆网络模块接口，可实现对外4个千兆RJ45接口，最多配置2个，实现
8个千兆RJ45接口；
IB交换模块（可选） Infiniband交换模块，实现计算模块内部高速互联，同时提供10个传输速率为20Gb/s
外联端口，支持铜缆和光纤接头的转换；
I/O扩展模块为每一个计算模块提供一个 PCI-E 8x扩展插槽；
光学通路状态指示OPSI包括机箱、计算模块、电源、KVM、USB、交换网络模块、高级管理模块、硬盘驱
动器；
外部存储器支持主流存储解决方案（所有曙光存储产品）和许多非曙光公司的存储产品；
微软WCCS集群操作系统标配微软WCCS集群操作系统
外形尺寸（深×宽×高）763mm ×306.5mm×546mm (含脚轮)
重量（含计算模块）85Kg
计算模块技术规格
处理器支持AMD Opteron 2000系列处理器；
处理器数量2个，不支持单CPU；
内存提供8个内存插槽，最大32GB DDR II 533/667 ECC Registered SDRAM内存；
芯片组Broadcom芯片组；
SAS控制器四端口 SAS控制器；
磁盘驱动器提供两个2.5”热插拔SAS/SATA磁盘槽位，可选Raid功能，支持Raid0，1；
VGA 集成图形控制器；
网络双千兆以太网控制器；
PCI-E扩展每个计算模块都预留两个高速PCI-E扩展链路，配合PHPC100机箱后侧高速网络模
块和I/O模块的扩展；
系统管理板载BMC管理子卡；
外形尺寸（深×宽×高）420mm ×286 mm ×84 mm；
重量（满配）6Kg；
兼容操作系统Windows Server 2003家族 32/64bit;
Red hat Enterprise Linux 5.2 32/64bit;
Suse Linux Enterprise Server 10 .2 64bit
注：Redhat官方只对Kernel版本在2.6.21以上的操作系统进行支持，详细部件兼容性信息请查询产品兼容性列
表或咨询曙光信息产业(北京)有限公司。
操作规范和环境要求
符合业界标准128 位加密套接字协议层 (SSL) 、Secure Shell (SSH) 安全和RC4
环境要求运行温度: 摄氏10度至 35度
储藏温度：摄氏-40 度至 55 度
运行相对湿度: 8%至85% (无冷凝)，最大湿度梯度为每小时10%
储藏相对湿度: 5%至95% (无冷凝)
运行最大振动: 0.25G，频率3-200Hz持续时间15分钟
储藏最大振动: 0.5G，频率3-200Hz持续时间15分钟
运行最大震动: 一个41G震动脉冲在正z轴上(一个脉冲在系统的每一边)，持续时
间2毫秒
储藏最大震动: 6个71G持续震动脉冲在正负x、y和z轴上(一个脉冲在系统的每
一边)，持续时间2毫秒
运行高度: -16至3048米
储藏高度: -16至10,600米
注：此表仅供参考，具体配置请与曙光公司销售代表联系。曙光公司保留不经事先通知而更改上述配置的权利。
DAWNING INFORMATION INDUSTRY CO.,LTD.
高性能计算机发展历程及现状
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/e017157148.html, 高性能计算机发展历程及现状 作者：陈红梅等 来源：《软件导刊》2015年第03期 摘要：高性能计算已被公认为继理论科学和实验科学之后的第三大科学研究方法，是科技创新的重要手段。高性能计算机经过几十年的发展，经历了向量机、MPP、集群等几个阶段，我国高性能计算机的研制和应用也得到了快速发展。国内多所高校和科研院所纷纷构建高性能计算平台，江汉大学也构建了自己的高性能计算平台。对高性能计算机发展历程进行了梳理，并分析了其现状，重点介绍了江汉大学高性能计算平台。 关键词：高性能计算机；向量机；MPP；集群；中国TOP100；国际TOP500 中图分类号：TP3-0 文献标识码：A 文章编号：1672-7800（2015）003-0007-02 0 引言 目前，高性能计算科学与技术已成为世界各国竞相争夺的战略制高点[1]。一些发达国家 和发展中国家纷纷制定战略计划，投入大量资金，加速研究开发步伐。美国从20世纪70年代起就实施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）、“高性能计算和通讯计划”（HPCC）、“加速战略计算计划”（ASCI）、“先进计算设施伙伴计划”（PACI）等。 1 高性能计算机发展历程 从20世纪70年代产生第一代高性能计算机开始，经过几十年的发展，高性能计算机经历了向量机、MPP、集群等几个发展阶段。 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，被认为是第一台向量机。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结构。 当时的并行向量机占领高性能计算市场达20年之久，并行向量机处理器数目的增加，使得定制费用和维护费用越来越昂贵，性价比越来越低，已难以满足高性能计算机市场化的要求。
看高性能计算系统中常用的几种内部互联网络
看高性能计算系统中常用的几种内部互联网络 在大规模并行计算和机群等高性能计算系统中，处理器之间或计算节点之间的快速互联网络的重要程度并不亚于处理器本身。在早期的大型计算系统中，处理器之间的通信一直被所采用的互联网络（通常是以太网）延时 大、带宽不足等因素所牵制；如今，Myrinet、QsNet、SCI以及刚刚兴起的Infiniband等多种专用高速互联网络的成功应用，使得这种状况发生很大改观的同时，也使得高性能计算系统内部互联网络的选择成了一门学问。 高性能计算系统的互联方式有很多种，最初的机群系统是基于LAN技术的，也就是以最普通的以太网（Ethernet）作为数据交换媒介。其优势在于可以方便地增加计算节点到集群系统中，但是其缺点也很多，传输速度较慢，复杂的协议造成非常高的延时，并且限制了扩展性。各种各样的专用高速互联网络应运而生，最为典型的有Myrinet、QsNet，以及最近几年兴起的Infiniband,它们为集群系统提供了构建高带宽、低延时数据交换环境的可行条件。 广为应用的Myrinet Myrinet是目前机群系统中应用最为广泛的互联网络。Myricom公司从1994年就开始销售第一代Myrinet产品，当时只是作为以太网络的第二选择来实现机群系统中的节点互联，除了100MB/s 的高带宽外，它的主要优势是小数据量延时，只有10m～15ms，这与当时Convex、IBM、SGI等公司在并行系统中使用的专有网络的高延迟形成鲜明对比。此后随着软硬件的不断升级，Myrinet更是成为了机群制造商的第一选择，直到今天这种优势依然存在。 同Infiniband一样，Myrinet使用全双工链路，并且通过远程内存存取（Remote Direct Memory Access，RDMA）对其他主适配器卡（称为Lanai）的远程内存进行读/写操作，这些卡以与之连接的主机PCI-X总线为接口界面。 最新一代的Myrinet使用了光纤作为信号传输通道，这不仅在连接方面有了很大的灵活性，而且也给信号高速传输提供了足够空间。但同时不可忽略的是，由于光纤电缆和连接器都很“娇气”，很容易在机群节点维护的过程中受损，可靠性方面值得关注。 目前Myrinet已经有8～128口交换机提供。从Myricom自己提供的最新测试数据来看，使用业界惯用的MPI Ping-Pong测试方法，其带宽为230MB/s，MPI延时为10ms。 快速可靠的QsNet QsNet是Quadrics公司的产品，该技术的起源可以追溯到早期一家德国公司Meiko，它专门研制称号为CS-1、CS-2的并行计算系统，在当时的CS-2系统中就包括了一种很好的对数网络，在Meiko公司倒闭的时候，这种网络作为单独的产品保留并被一家意大利公司Alenia接手，放置在一个独立的公司Quadrics中运营。后来由于Digital/Compaq公司选择了QsNet作为其AlphaServer SC 系列高性能计算机的互联网络而一举成功。不过事实也证明，QsNet是一种快速、可靠的网络系统。从两年前开始，该技术也逐渐在机群系统中得到应用。
计算机体系结构期末复习题与答案
第一题选择题 1． SIMD是指（B） A、单指令流单数据流 B、单指令流多数据流 C、多指令流单数据流 D、多指令流多数据流 2．下列那种存储设备不需要编址？D A. 通用寄存器 B. 主存储器 C. 输入输出设备 D. 堆栈 3．按照计算机系统层次结构，算术运算、逻辑运算和移位等指令应属于（A）级机器语言。 A、传统机器语言机器 B、操作系统机器 C、汇编语言机 器 D、高级语言机器 4．早期的计算机系统只有定点数据表示，因此硬件结构可以很简单。但是这样的系统有明显的缺点，下面哪一个不是它的缺点：B A．数据表示范围小 B．单个需要的计算时钟周期多 C．编程困难 D．存储单元的利用率很低 7．下面哪个页面替换算法实际上是不能够实现的？D A）随机页面替换算法
B）先进先出替换算法 C）最久没有使用算法 D）最优替换算法 9．指令优化编码方法，就编码的效率来讲，那种方法最好？C A. 固定长度编码 B. 扩展编码法 C. huffman编码法 D. 以上编码都不是 10．在早期冯·诺依曼计算机特征中，机器以（C）为中心。 A、存储器 B、输入输出设备 C、运算器 D、控制器 1.RISC 计算机的指令系统集类型是 ( C ) 。 A. 堆栈型 B. 累加器型 C. 寄存器—寄存器型 D. 寄存器 - 存储器型 2、相联存储器的访问方式是( D )。 A．先进先出顺序访问 B．按地址访问 C．无地址访问 D．按内容访问 3、假设—条指令的执行过程可以分为“取指令”、“分析”和“执行”三段，每—段分别只有—个部件可供使用，并且执行时间分别为Δt、2Δt和3Δt，连续执行n条指令所需要花费的最短时间约为( C )。 （假设“取指令”、“分析”和“执行”可重叠，并假设n足够大）
超级计算机的进展与体系结构
1.最新TOP10榜单 2.中国进展 3.体系结构 4.技术参数解析 TOP 10 Sites for June 2016 For more information about the sites and systems in the list, click on the links or view the complete list. Rank Site System Cores Rmax (TFlop/s) Rpeak (TFlop/s) Power (kW) 1 National Supercomputing Center in Wuxi China Sunway TaihuLight - Sunway MPP, Sunway SW26010 260C 1.45GHz, Sunway NRCPC 10,649,600 93,014.6 125,435.9 15,371 2 National Super Computer Center in Guangzhou China Tianhe-2 (MilkyWay-2) - TH-IVB-FEP Cluster, Intel Xeon E5-2692 12C 2.200GHz, TH Express-2, Intel Xeon Phi 31S1P NUDT 3,120,000 33,862.7 54,902.4 17,808 3 DOE/SC/Oak Ridge National Laboratory United States Titan - Cray XK7 , Opteron 6274 16C 2.200GHz, Cray Gemini interconnect, NVIDIA K20x Cray Inc. 560,640 17,590.0 27,112.5 8,209 4 DOE/NNSA/LLNL United States Sequoia - BlueGene/Q, Power BQC 16C 1.60 GHz, Custom IBM 1,572,864 17,173.2 20,132.7 7,890 5 RIKEN Advanced Institute for Computational Science (AICS)K computer, SPARC64 VIIIfx 2.0GHz, Tofu 705,024 10,510.0 11,280.4 12,660
高性能处理器体系结构
可重构计算专题 读书报告 杨晓晖(BA07011001)yangxhcs@https://www.360docs.net/doc/e017157148.html, 冯晓静(SA07011002)bangyan@https://www.360docs.net/doc/e017157148.html, 赵琼(SA07011013)qiongz@https://www.360docs.net/doc/e017157148.html, 裴建国(SA07011083)ustcowen@https://www.360docs.net/doc/e017157148.html, 俞华铭(SA07011053)yhm2007@https://www.360docs.net/doc/e017157148.html, 王仁(SA07011089)wangren@https://www.360docs.net/doc/e017157148.html, 张志雄(SA07011090)zzxiong@https://www.360docs.net/doc/e017157148.html, 中国科学技术大学计算机科学技术系 2007年12月
录 1可重构计算概述（杨晓晖） (1) 1.1引言 (1) 1.2可重构计算分类 (2) 1.3可重构计算体系结构 (5) 1.4可重构计算模型 (7) 1.5可重构计算算法 (8) 1.6问题讨论 (9) 本章小结 (10) 参考文献 (10) 2案例分析之一：可重构超级计算（冯晓静，赵琼） (11) 2.1引言 (11) 2.2论文工作 (11) 2.3问题及讨论 (12) 2.4对论文的思考 (14) 本章小结 (15) 参考文献 (15) 3案例分析之二：可重构计算在数据挖掘中的应用（裴建国，俞华铭） (16) 3.1引言 (16) 3.2算法实例 (16) 3.3主要贡献 (17) 3.4问题讨论 (20) 本章小结 (22) 参考文献 (22) 4案例分析之三：可重构计算在分子动力学仿真中的应用（王仁，张志雄）.23 4.1引言 (23) 4.2仿真算法分析 (23) 4.3与相关工作的比较 (24) 4.4问题讨论及解决 (25) 4.5对论文的思考 (25) 本章小结 (26) 参考文献 (26) 5结论与展望（杨晓晖） (27)
计算机体系结构参考1
第一题选择题 1．SIMD是指（B） A、单指令流单数据流 B、单指令流多数据流 C、多指令流单数据流 D、多指令流多数据流 2．下列那种存储设备不需要编址？D A. 通用寄存器 B. 主存储器 C. 输入输出设备 D. 堆栈 3．按照计算机系统层次结构，算术运算、逻辑运算和移位等指令应属于（A）级机器语言。 A、传统机器语言机器 B、操作系统机器 C、汇编语言机器 D、高级语言机器 4．早期的计算机系统只有定点数据表示，因此硬件结构可以很简单。但是这样的系统有明显的缺点，下面哪一个不是它的缺点：B A．数据表示范围小 B．单个需要的计算时钟周期多 C．编程困难 D．存储单元的利用率很低 7．下面哪个页面替换算法实际上是不能够实现的？D A）随机页面替换算法 B）先进先出替换算法 C）最久没有使用算法 D）最优替换算法
9．指令优化编码方法，就编码的效率来讲，那种方法最好？C A. 固定长度编码 B. 扩展编码法 C. huffman编码法 D. 以上编码都不是 10．在早期冯·诺依曼计算机特征中，机器以（C）为中心。 A、存储器 B、输入输出设备 C、运算器 D、控制器 1.RISC 计算机的指令系统集类型是( C ) 。 A. 堆栈型 B. 累加器型 C. 寄存器—寄存器型 D. 寄存器- 存储器型 2、相联存储器的访问方式是( D )。 A．先进先出顺序访问 B．按地址访问 C．无地址访问 D．按内容访问 3、假设—条指令的执行过程可以分为“取指令”、“分析”和“执行”三段，每—段分别只有—个部件可供使用，并且执行时间分别为Δt、2Δt和3Δt，连续执行n条指令所需要花费的最短时间约为( C )。 （假设“取指令”、“分析”和“执行”可重叠，并假设n足够大） A．6 nΔt B．2 nΔt C．3 nΔt D．nΔt 6、下列计算机不属于RISC计算机的是（C ）。 A．SUN：Ultra SPARC
我国高性能计算机的应用前景及发展中的问题
我国高性能计算机的应用前景及发展中的问题 摘要:高性能计算机与我们生活息息相关，高性能计算机是衡量一个国家综合国力的重要标志,是国家信息化建设的根本保证。发展高性能计算机,可以带动科学技术的进步,解决国民经济建设、社会发展进步、国防建设与国家安全等方面一系列的挑战性问题,促进我国相关产业的快速发展。文章总结了国内外高性能计算机发展现状及发展趋势，并总结了我国目前发展高性能计算机面临的问题，最后作者提出了对如何解决这些问题的看法。 关键词:高性能计算机；计算速度；高端计算 1、高性能计算机与大众生活息息相关 1.1对制造业的推动:我国是一个制造业大国，高性能计算在制造业的广泛使用，不仅可以帮助工程师在设计阶段更科学地计算材料强度，更合理地选择和使用材料，设计出更符合空气和流体动力学原理和人体工程的产品结构和外形，而且可以在仿真基础上全面规划整个制造过程，有效提高产品制造的质量和产量。高性能计算的全数字化设计制造环境在缩短产品设计周期、节能降耗、降低污染、提高产品质量
方面的作用不可限量。 1.2 对网络信息服务的影响:在网络日益普及的今天，我们已经渐渐习惯于从网上获得信息和服务，但是同时也经常为服务响应速度的迟缓而烦恼。要面对数千万、数亿用户的访问请求，服务器必须有强大的数据吞吐和处理能力。这又是高性能计算机发挥作用的舞台。高性能服务器每秒种可以处理数千万乃至数亿次服务请求，及时提供用户所需要的信息和服务，保证服务质量。 2、国内外高端计算发展现状 2．1国内高端计算机发展现状：根据中国软件行业协会数学软件分会2003年11月份公开发布的2003年中国高性能计算机TOP100排行榜最新统计，我国高端计算机系统的总计算能力在19.56TF/s峰值左右。我国高端计算机系统研制开始于20世纪70年代中后期，大体经历了3个主要发展阶段：第一阶段从70年代中后期到80年代中期，主要以研制大型向量系统为主(以银河I为代表)；第二阶段从80年代中后期到90年代末，主要以研制大规模并行系统为主(以神威I为代表)；第三阶段从90年代中期起，主要以研制大规模机群系统为主(以曙光机为代表)。目前，参与高端计算机研制的单位已经从科研院所发展到企业界。
计算机体系结构测验考试及答案版本
计算机体系结构试题及答案 1、计算机高性能发展受益于：(1)电路技术的发展；(2)计算机体系结构技术的发展。 2、层次结构：计算机系统可以按语言的功能划分为多级层次结构，每一层以不同的语言为特征。第六级：应用语言虚拟机 ->第五级：高级语言虚拟机 ->第四级：汇编语言虚拟机 ->第三级：操作系统虚拟机->第二级：机器语言(传统机器级) ->第一级：微程序机器级。 3、计算机体系结构：程序员所看到的计算机的属性，即概括性结构与功能特性。 4、透明性：在计算机技术中，对本来存在的事物或属性，从某一角度来看又好像不存在的概念称为透明性。 5、Amdahl提出的体系结构是指机器语言级程序员所看见的计算机属性。 6、经典计算机体系结构概念的实质3是计算机系统中软、硬件界面的确定，也就是指令集的设计，该界面之上由软件的功能实现，界面之下由硬件和固件的功能来实现。 7、计算机组织是计算机系统的逻辑实现；计算机实现是计算机系统的物理实现。
8、计算机体系结构、计算机组织、计算机实现的区别和联系？ 答：一种体系结构可以有多种组成，一种组成可以有多种物理实现，体系结构包括对组织与实现的研究。 9、系列机：是指具有相同的体系结构但具有不同组织和实现的一系列不同型号的机器。 10、软件兼容：即同一个软件可以不加修改地运行于系统结构相同的各机器，而且它们所获得的结果一样，差别只在于运行时间的不同。 11、兼容机：不同厂家生产的、具有相同体系结构的计算机。 12、向后兼容是软件兼容的根本特征，也是系列机的根本特征。 13、当今计算机领域市场可划分为：服务器、桌面系统、嵌入式计算三大领域。 14、摩尔定律：集成电路密度大约每两年翻一番。 15、定量分析技术基础（1）性能的评测：（a）响应时间：从事件开始到结束之间的时间；计算机完成某一任务所花费的全部时间。（b）流量：单位时间内所完成的工作量。（c）假定两台计算机 x、y；x比 y 快意思为：对于给定任务，x的响应时间比y少。x的性能是y的几倍是指：响应时间x /响应时间y = n，响应时间与性能成反比。 16、大概率事件优先原则：（基本思想）对于大概率事件（最常见的事
高性能计算机排行榜简析
TOP100和TOP500 高性能计算机排行榜简析袁国兴研究员 北京应用物理与计算数学研究所
高性能计算（High Performance Computing ） /数值计算/数值模拟实验 利用先进的计算能力去理解和解决复杂问题 理论、实验难以解决 或无法解决的科学问题大型、复杂、甚至不可重复和危险的工程设计和实验安全（如核电）通过计算能评测、预测、预报核电运行和安全情况
“ 高性能计算可以做很多极其困难的事情： 可以提升研究能力、缩短研究进程、节约研究经费 下面举个例子来说明
“ 下面我们以中国高性能计算机性能排行榜TO P100和世界高性能计算机排行榜TO P500，来讨论中国高性能计算的发展
2018年10月中国TOP100前三名计算机神威? 太湖之光超级计算机 1 2 3 4 5 6研制厂商：国家并行计算机工程技术研究中心主要参数 部署单位：国家超级计算无锡中心 部署时间：2016年-2018年 测试性能：93.015 PFLOPS 系统峰值：125.436 PFLOPS 40机柜/160超级节点/40960个计算节点 40960颗SW26010 260C 1.45G H z C P U 单节点32G B内存，全系统1.31P B内存 自主高速网络 国产申威睿智操作系统（Ra ise O S）2.0.5 整机功耗15.371MW
关于神威?太湖之光 真正意义上的自主超级计算机系统 优异的性能功耗比 ?93.0 PFLOPS/15.37MW （33.86PFLOPS/17.8MW） ?Green500 第4名（其他前10系统规模不足太湖之光1/10） 出色的应用表现： 在盐湖城召开的2016全球超算大会上，中科院软件所杨超 团队（中科软+清华+北师大+国家无锡超算中心）联合开发 的“千万核可扩展大气动力学全隐式模拟”，获得国际高性能 计算应用领域最高奖—戈登贝尔奖（2016.11.17）
计算机系统结构试题及答案
2009-2010学年度第一学期2007级 《计算机系统结构》期末考试试卷（A）（闭卷） 姓名：学号：专业： （注：①考试时间为120分钟；②所有解答必须写在答题纸上。） 一、单项选择题（每小题3分，共30分） 1．在系列机中发展一种新型号机器，你认为下列（）设想是不行的? 【A】新增加字符数据类型和若干条字符处理指令 【B】将中断分级由原来的4级增加到5级 【C】在CPU和主存之间增设Cache存贮器 【D】将浮点数的下溢处理法由原来的恒置“1”法，改为查表舍入法 2.对计算机系统结构来说，不透明的是（）。 【A】存储器采用交叉存取还是并行存取 【B】CPU内部的数据通路的宽度是8位还是16位 【C】采用浮点数据表示还是标志符数据表示 【D】指令采用硬联逻辑实现还是微程序实现 3．一个平衡的计算机系统，应该是（）。 【A】1MIPS的CPU速度【B】1MB的主存容量 【C】1Mb/s的I/O吞吐率【D】A、B和C 4、（）设计是现代计算机系统设计所采用的方法。 【A】由上往下【B】由下往上【C】由中间开始【D】上下同时开始 5．当今微型机中实现软件移植最好的方法是（）。 【A】系列机【B】兼容机【C】仿真技术【D】统一高级语言 6、不能够对向量数据结构提供直接支持的是（）数据表示。 【A】向量【B】堆栈【C】描述符【D】A和C 7、采用整数边界存储技术，其主要目的是（）。 【A】节约主存空间【B】提高数据的访问速度 【C】一个主存周期可取多条指令【D】一个主存周期至少可取到一条指令 8、在指令的操作码编码方式中，优化实用的编码是（）。 【A】Huffman编码【B】等长编码【C】Huffman扩展编码【D】BCD码 9、流水计算机中将指令Cache和数据Cache分开，主要是为了（）。 【A】提高存储系统的速度【B】增加主存容量 【C】解决功能部件冲突【D】解决访存冲突 10、当N=16时，能描述4组4元交换的函数是（）。 【A】C1+C2 【B】C0+C1 【C】C0+C2 【D】C2+C3 假若编译器优化后能去掉50%的ALU指令，但不能去掉其它三类指令。求优化后的MIPS与优化前的MIPS速率比。
高性能计算机的关键技术和发展趋势
２００１年６月中国工程科学Ｊｕｎ．２００１第３卷第６期ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅＶ０１．３Ｎｏ．６ 一毒；ｉ髓ｊ；｛撤ｉ誊 高性能计算机的关键技术和发展趋势 金怡濂，黄永勤，陈左宁，桂亚东，漆锋滨 （国家并行计算机工程技术研究中心，北京１０００８０） ［摘要］介绍高性能计算机的关键技术和发展趋势。简要回顾高性能计算机的发展历史和当前形势，重点讨论大规模并行处理（ＭＰＰ）所面临的挑战，包括可扩展性、友善性和可用性。介绍神威高性能计算机及其应用情况，并对如何发展我国高性能计算机提出一些初浅的看法。 ［关键词］大规模并行处理；系统软件；并行编译；系统效率；可扩展性；可用性 １引言 高性能计算机自诞生以来已走过了漫长的历程，在１９６４－－２０００年的３６年中，运算速度从１Ｍｆｌｏ／ｓ提高到１２Ｔｆｌｏ／Ｓ，高性能计算机不仅在运行速度上提高了７个数量级，而且在体系结构、软硬件技术、算法和应用等方面都发生了巨大的变化。现代科学技术没有哪一项像计算机发展如此迅猛，更新换代如此迅速。由于科学和工程计算需求的牵引，以及正在发展的知识经济的驱动，高性能计算机的发展是永无止境的，提高计算机的运算速度是计算机发展中永恒的主题。如今，计算机科学家和工程师们计划在２００５～２０１０年把高性能计算机的运算速度提高到拍次每秒。实现这样的宏伟目标，决不是一帆风顺的。当前，高性能计算机突破了太量级以后，正面临着极其严峻的挑战。 ２举世瞩目的３０年 在过去的３０多年中，高性能计算机经历了三个发展阶段，即萌芽阶段、向量机鼎盛阶段和大规模并行处理机（ＭＰＰ）蓬勃发展阶段。 ２．１萌芽阶段（１９６４—１９７５年） 萌芽阶段有代表性的计算机包括１９６４年的ＣＤＣ６６００、７０年代初的ＡＳＣ和ＳＴＡＲ一１００向量机、１９７４年的ＩＬＬＩＡＣ一Ⅳ并行机。ＣＤＣ６６００被公认为世界上第一台巨型机，运算速度１Ｍｆｌｏ／ｓ。ＳＴＡＲ一１００是世界上最早的向量机，由于研制周期长，所采用的技术如磁芯存储器等在机器研制完成时已落后，未能进入市场。ＩＬＬＩＡＣ一Ⅳ是最早的ＳＩＭＤ阵列计算机，原计划由４个象限共２５６个处理单元组成，实际只安装了一个象限，由于其编程模式与当时使用的大型机大相径庭，程序员必须考虑问题的规模如何与固定的机器规模相适应，加上机器稳定性差，使该机未能得到推广。 ２．２向量机鼎盛阶段（１９７６－－１９９０年） １９７６年Ｃｒａｙ公司推出Ｃｒａｙ一１向量机，开始了向量机的发展阶段。在短短１０多年中，相继出现了Ｃｒａｙ一２、Ｃｒａｙ—ＸＭＰ、Ｃｒａｙ—ＹＭＰ和Ｃｒａｙ—Ｃ９０，ＤＥＣ公司的ＶＡＸ９０００，Ｃｏｎｖｅｘ公司的Ｃ３８００系列，ＮＥＣ公司的ＳＸ系列，富士通公司的ＶＰＰ系列等。向量机得以发展的原因是向量处理对提高机器运算速度十分有利，主要表现在：１）有利于流水线的充分利用，可以缩短周期，提高主频； ［收稿日期］２００１一０１—１８；修回日期２００１—０３—０３ ［作者简介］金怡濂（１９２９一），男，天津市人，中国工程院院士，国家并行计算机工程技术研究中心研究员
高性能体系结构
高性能计算的概念 高性能计算（HPC）是一个计算机集群系统，它通过各种互联技术将多个计算机系统连接在一起，利用所有被连接系统的综合计算机能力来处理大型计算 问题。 基本原理 高性能计算方法的基本原理就是将问题分为若干部分，而相连的每台计算 机（称为节点）均可同时参与问题的解决，从而显著缩短了解决整个问题所需 的计算时间。 高性能计算机历史回顾 最早的电子计算机就是为了能够进行大量繁琐的科学计算而产生的。从1960年开始，计算机技术逐渐成熟，在各种商业领域慢慢地开始采用电子领域，而且应用范围越来越广泛，逐渐出现了针对各种不同商业用途的计算机，被称 为“通用计算机”，具有性能和功能上的优势的一类计算机被称为“高性能计算机”，在当时主要用于科学计算。 20世纪70年代出现的向量计算机可以看作是第一代的高性能计算机。 20世纪80年代初期，随着VLSI技术和微处理技术的发展，向量机一统天下的格局逐渐被打破。通过多个廉价的微处理器构建的并行化超级计算机首先 从成本上具有了无可比拟的优势。 20世纪90年代初期，大规模并行处理（MPP）系统成为了高性能计算机的发展主流。MPP主要通由多个微处理器通过高速互联网络构成，每个处理器之 间通过消息传递方式进行通讯和协调。 20世纪90年代中后期，CC-NUMA结构问世，即分布式共享内存。每个处理器节点都可以访问到所有其他节点的内存，但访问远程内存需要的延迟相对较大。CC-NUMA本身没有在提高性能上进行较大的创新，而对于科学计算任务，CC-NUMA是否优于MPP仍存在争议。 在发展CC-NUMA的同时，集群系统（cluster）也迅速发展起来，类似MPP 结构，集群系统是由多个微处理器构成的计算机节点，通过高速网络互联而成，节点一般是可以单独运行的商品化计算机。由于规模经济成本低的原因，集群 系统更具有性能/价格比优势
计算机体系结构复习资料(汇总版)
第一章计算机系统结构的基础知识 1、计算机体系结构：计算机体系结构是程序员所看到的计算机属性，即概念性结构与功能特性。 2、透明性：对本来是存在的事物或属性，但从某种角度看又好像不存在的概念称为透明性。在一个计算机系统中，低层机器的属性对高层机器的程序员往往是透明的，如传统机器级的概念性结构和功能特性，对高级语言程序员来说是透明的。 3、计算机系统结构、计算机组成、计算机实现之间的关系： 计算机系统结构指的是计算机系统的软、硬件的界面，即机器语言程序员所看到的传统机器级所具有的属性。 计算机组成：指的是计算机系统结构的逻辑实现，包含物理机器级中的数据流和控制流的组成以及逻辑设计等。它着眼于物理机器级内各事件的排序方式与控制方式、各部件的功能以及各部件之间的关系。 计算机的实现：指的是计算机组成的物理实现，包括处理机、主存等部件的物理结构，器件的集成度和速度，模块、插件、底板的划分与连接，信号传输，电源、冷却及整机装配技术等。它着眼于器件技术和微组装技术，其中器件技术在实现技术中起主导作用。 4、计算机系统的分类：1）Flynn（单/多指令流单/多数据流四种） 2）冯氏分类法：最大并行速度。 5、程序的局部性：时间局部性（程序即将用到的信息很可能就是目前正在使用的信息） 空间局部性（程序即将用到的信息很可能与目前正在使用的信息在空间上相邻或者邻近）。 6、计算机系统设计原理：由上往下设计、由下往上设计、从中间开始设计。 从中间设计的优点：“中间”指层次结构中的软硬件的交界面，目前一般是在传统机器语言机器级与操作系统机器级之间。好处：采用这种方法时，首先要进行软硬件功能分配，确定好这个界面。然后从这个界面开始，软件设计者往上设计操作系统、汇编、编译系统等，硬件设计者往下设计传统机器级、微程序机器级等。软件和硬件并行设计可以缩短设计周期，设计过程中可以交流协调，是一种交互式的、很好的设计方法。 7、存储程序计算机（冯·诺依曼结构）：采用存储程序原理，将程序和数据存放在同一存储器中。指令在存储器中按其执行顺序存储，由指令计数器指明每条指令所在的单元地址。存储程序原理的基本点是指令驱动。 主要特点： ·计算机以运算器为中心。输入/输出设备与存储器之间的数据传送都经过运算器；存储器、输入/输出设备的操作以及它们之间的联系都由控制器集中控制。 ·在存储器中，指令和数据同等对待。指令和数据一样可以进行运算，即由指令组成饿程序是可以修改的。 ·存储器是按地址访问、按顺序线性编址的一维结构，每个单元的位数是固定的。 ·指令的执行是顺序的，即一般是按照指令在存储器中存放的顺序执行。程序的分支由转移指令实现。由程序计数器PC指明当前正在执行的指令在存储器中的地址。 ·指令由操作码和地址码组成。操作码指明本指令的操作类型，地址码指明操作数地址和存放运算结果的地址。操作数的类型由操作码决定，操作数本身不能判定是何种数据类型。·指令和数据均以二进制编码表示，采用二进制运算。 8、计算机五大部件：控制器、运算器、存储器、输入输出设备。 9、一条指令由那两部分组成：操作码、地址码。
计算机体系结构复习资料
第一章计算机体系机构的基本概念 1.计算机系统结构包括数据表示、机器工作状态、信息保护，不包括主存速度。计算机系统结构应该考虑的内容包括主存容量和编址方式，而主存采用MOS还是TTL器件、主存是采用多体交叉还是单体、主存频宽的确定等都不是计算机系统结构应该考虑的内容。存储器采用单体单字，还是多体交叉并行存取，对系统结构设计是透明的。又如在系列机内推出新机器，不能更改的是原有指令的寻址方式和操作码，而存储芯片的集成度、系统总线的组成、数据通路宽度是可以更改的。系列机是指在一个厂家内生产的具有相同的体系结构，但具有不同的组成和实现的一系列不同型号的机器。 2. 计算机系统中提高并行性的技术途径有时间重叠、资源重复和资源共享三种。在高性能单处理机的发展中，它的实现基础是流水线。 3. 软件和硬件在逻辑功能上是等效的，软件的功能可用硬件或固件完成，但性能、实现的难易程度不同。 4. Amdahl 定律：加快某部件执行速度所获得的系统性能加速比，受限于该部件在系统中所占的重要性。 5. 计算机组成是计算机系统结构的逻辑实现，计算机实现是计算机组成的物理实现。 6. 计算机系统多级层次结构由高到低，依次是应用语言机器级、高级语言机器级、汇编语言机器级、操作系统机器级、传统机器语言级和微程序机器级。 7. 某计算机系统采用浮点运算部件后，使浮点运算速度提高到原来的20倍，而系统运行某一程序的整体性能提高到原来的5倍，试计算该程序中浮点操作所占的比例。 系统加速比=1 / (1-可改进比例+可改进比例/部件加速比) 5 = 1 / (1-可改进比例+可改进比例/ 20) 可得可改进比例=84.2% 8. 假设某应用程序中有4类操作，通过改进，各操作获得不同的性能提高。具体数据、如下所示。 （1）改进后，各类操作的加速比分别是多少？ （2）各类操作单独改进后，程序获得的加速比分别是多少？ （3）4类操作均改进后，整个程序的加速比是多少？ 多部件改进后的系统加速比
超级计算机在中国及世界的应用
超级计算机在世界及中国的发展 一．超级计算机介绍 超级计算机是一个相对的术语，指的是其在处理能力和计算速度上领先于当时其他所有的计算机。按照美国传统词典的解释，超级计算机是在一定时期内可以得到的一种最大的、运行速度最快的、功能最强的计算机。超级计算机通常是由数百数千甚至更多的处理器（机）组成的、能计算普通PC机和服务器不能完成的大型复杂课题的计算机。自20世纪70年代，世界上第一台超级计算机诞生以来，目前的超级计算机每秒进行上千亿次加法运算已经是很普通的事情。超级计算机之所以成为世界主要国家竞争的高技术热点，是因为从战略角度看，信息技术已经成为21世纪最重要的高技术之一，而作为信息技术前沿的超级计算机，作为一种战略资源，是一个国家综合国力的体现，对国家经济和社会发展具有战略影响。 二．超级计算机发展历史 第一台正式被称为超级计算机的机器——IBM Naval Ordnance Research Calculator 1954年到1963年在哥伦比亚大学被用于计算导弹弹道。这台机器诞生于微处理器问世之前，它的逻辑和算术部分占据了一间房间整整一面墙，它们由安装在电路中的真空管、电阻、电容和晶体整流器构成，具有1微秒的时钟速度，每秒能够执行大约1.5万次计算。 在整个70年代和80年代初期，超级计算机一直使用向量计算技术。这种技术对提高计算机运算速度十分有利，有利于流水线的充分利用，有利于多功能部件的充分利用。但由于时钟周期已接近物理极限，向量计算机的进一步发展已经不太可能。所以，要继续提高性能也就意味着必须投入多个CPU来同时为一个程序工作。在这样的背景下，一个全新的概念被提出来了，那就是大规模并行处理(MPP)，也是从这个时候，英特尔、IBM和SGI开始成为超级计算机领域的新贵。超级计算机也开始走上了真正的商用化道路。 1992年，英特尔推出Paragon超级计算机，它成为历史上第一台突破万亿次浮点计算屏障的超级计算机。紧接着,IBM的SP2、日立公司的SR2201和SGI
看我国高性能计算机产业的发展
服务高等教育支持学术探索 曙光打造高校超算平台 随着国内高校建设校园信息化的步程越来越紧，高性能计算机在高校的应用越来越频繁。从基础建设到计算平台的搭建，高性能计算机在数字校园的建设中成为热点。 随着国家对高等教育投入的增加，各大高校在科研方面也有了长足的进步。高校中的各类科研课题小组已经成为了我国科技水平发展的重要力量。也正是因为高校科研水平的提高，使得各高校对高性能计算、网络计算和虚拟机技术等方面的需求激增，尤其在如电子、机械、制造、天文物理、医药、应用物理、生物、地质、化学、核能、基因、环境科学等我国重点学科的研究方面。 华东师范大学作为国家教育部直属全国重点大学，是国家“ 211 工程”、“ 985 工程”重点建设高校，随着数字化校园建设的深入和用户不断增加，以及海量信息处理、信息开发和科学研究对高性能计算服务的需求，华东师大用户对高性能计算能力的需求越来越大，存储系统的空间也严重不足，数字化校园系统已不堪重负。 近年来，我国的高性能服务器知名厂商曙光公司为国内各大高校建立的具有高度适应性的高性能计算平台，深受广大高校用户的青睐和认可。之前为地质大学构建的云计算——数字化校园超算平台，为提高地质大学的科研质量，保证学校各项科研工作的顺利完成等做出了重大的技术支持。 此次为解决华东大学的原有系统的不堪重负，华东师范大学与中国服务器厂商曙光公司再次深度合作，针对华东师大急需一种在高性能计算方面具有高速度、高质量、易管理的“校园超算”平台，以保障日益增加扩大的日常教学和科学研究工作的迫切需求。曙光公司为华东师范大学提供了一个具有高度适应性的高性能计算平台。 经过双方技术研讨和论证，曙光公司除了为华东师范大学最终搭建了由64台内置英特
大型高性能.NET系统架构
大型高性能https://www.360docs.net/doc/e017157148.html,系统架构设计大型动态应用系统平台主要是针对于大流量、高并发网站建立的底层系统架构。大型网站的运行需要一个可靠、安全、可扩展、易维护的应用系统平台做为支撑，以保证网站应用的平稳运行。 大型动态应用系统又可分为几个子系统： Web前端系统 负载均衡系统 数据库集群系统 缓存系统 分布式存储系统 分布式服务器管理系统 代码分发系统 Web前端系统
为了达到不同应用的服务器共享、避免单点故障、集中管理、统一配置等目的，不以应用划分服务器，而是将所有服务器做统一使用，每台服务器都可以对多个应用提供服务，当某些应用访问量升高时，通过增加服务器节点达到整个服务器集群的性能提高，同时使他应用也会受益。 该Web前端系统基于IIS/https://www.360docs.net/doc/e017157148.html,等的虚拟主机平台，提供PHP程序运行环境。服务器对开发人员是透明的，不需要开发人员介入服务器管理。 负载均衡系统 负载均衡系统分为硬件和软件两种。硬件负载均衡效率高，但是价格贵，比如F5等。软件负载均衡系统价格较低或者免费，效率较硬件负载均衡系统低，不过对于流量一般或稍大些网站来讲也足够使用，比如lvs,nginx。大多数网站都是硬件、软件负载均衡系统并用。
数据库集群系统 由于Web前端采用了负载均衡集群结构提高了服务的有效性和扩展性，因此数据库必须也是高可靠的才能保证整个服务体系的高可靠性，如何构建一个高可靠的、可以提供大规模并发处理的数据库体系? 我们可以采用如上图所示的方案： 1)使用SQL数据库，考虑到Web应用的数据库读多写少的特点，我们主要对读数据库做了优化，提供专用的读数据库和写数据库，在应用程序中实现读操作和写操作分别访问不同的数据库。 2)使用同步机制实现快速将主库(写库)的数据库复制到从库(读库)。一个主库对应多个从库，主库数据实时同步到从库。 3)写数据库有多台，每台都可以提供多个应用共同使用，这样可以解决写库的性能瓶颈问题和单点故障问题。 4)读数据库有多台，通过负载均衡设备实现负载均衡，从而达到读数据库的高性能、高可靠和高可扩展性。 5)数据库服务器和应用服务器分离。 6)从数据库使用BigIP做负载均衡。
高性能计算机系统导论
高性能计算机系统导论 ---------集群计算系统 （上海同济大学软件学院2003级王上丹：033290 姚雯：033347）摘要： 使用计算机集群系统进行并行计算是一种既经济又高效的解决方法，开发资源丰富，成本低廉。随着应用程序和各种计算对计算机性能要求的不断提高，集群系统将成为有效解决这以问题的可行的途径。本文主要通过对集群系统（设计原理，需要解决的问题，软硬件需求等）的分析和研究来学习体系结构中集群计算系统以及分布式计算的相关知识，并希望通过这样的学习，可以更好的理解和学习体系结构中的相关知识。 关键词： 集群系统；分布式计算；并行计算；体系结构；通信协议；SMP（对称多处理器）负载均衡说明： 本论文主要包括6个部分: 概述集群技术简介集群原理和实现集群技术支持（主要针对负载均衡）集群技术的机遇与挑战结束语 本文的目的是希望读者能对其有一个初步的了解，由于技术研究方面，所涉及的知识确实非常广泛，不可能一一叙述，面面俱到，故选取了其中可扩展性集群技术中的负载均衡的技术进行一个深入分析。 概述（前言） 随着科学技术的不断发展，计算机的性能有着飞速的发展，尤其是最近一、二十年间，计算机的性能几乎以成倍的速度在增长，我们不难发现，这样的发展的速度正由于相关科技（微电子，体系结构，纳米技术等）的限制而渐渐放慢，但是对于计算机性能的提高却从来没有停止过。所以必然面临这样的问题，当通过单处理机的性能提高无法满足不断提高的性能需求，就需要设计一种新型的，高性能的计算机系统。 在过去的几十年里，出现了许多支持高性能计算的计算机系统，最为普通的系统是： 大规模并行处理器（MPP）、对称多处理器（SMP）、Cache一致性的非统一内存访问（CC-NUMA）、分布式系统、集群系统（Cluster）。其中集群系统以其高性价比的突出特点成为一大研究热点。而本文主要讲述了集群系统这个体系系统。 早在20世界60年代，IBM公司就提出了集群计算系统，其基本的思想是将大型计算机连接起来通过合理的交互以共同完成某种并行计算。但是由于当时的各种技术的限制，特别是软硬件的成本较高，这种思想并不能很好的商业化。 直到20世界80年代，随着高性能低价位的微处理器，高速网络的和分布式软硬件工具的发展，集群计算系统才有了发展的物质条件。 最初的集群系统是为了获得高性能的计算系统，一方面不断增加处理器的运算速度以
计算机系统结构的发展前景
计算机系统结构的发展前景 课程：计算机系统结构 学号：1006440716 班级：计算机10-02班 姓名：
近十几年来，计算机技术得到迅猛发展和普及，使得从事各种技术工作的人员对计算机的了解普遍加深。但由于技术层次的多面性和应用的差异性，特别是发展的迅猛和不均匀所带来的迷惑性，使人们不易看清某个方面的具体发展现状。计算机体系结构是设计计算机应用系统的一个重要参考因素，是一个近来较受关注的话题。根据目前计算机体系结构的发展状况来看，未来一段时间，计算机体系结构将向以下几个方向发展： 一、VLIW体系 VLIW指的是一种指令集设计思想与技术，它利用编译器把若干个简单的、无相互依赖的操作压缩到同一个很长的指令字中。当超长指令字被从Cache或主存取进处理器时，可以容易地分割出各个操作，并一次性分别分派到多个独立的执行单元中并行执行。 二、单芯片多处理器体系 单芯片多处理器是随着VLSI工艺水平的提高自然会想到的一个方向。在0.25mm工艺下，单片可以集成20个21064（32kCache）；在2010年将实现的0.07mm 工艺下，单片可以集成60个21064水平的微处理器。不远的将来，现今的SMP 系统可以完全集成在一个芯片内，其性能提高显然是诱人的。 三、多线程体系 多线程技术结合了指令级现场交换和顺序调度技术，是数据流模型和冯·诺伊曼控制流模型的有机结合。简单地说，线程是一组静态排序的指令序列，其中，当第一条指令开始执行，后续指令即开始执行而不中断。线程作为执行调度的基本单位，多个线程可以并发（并行）执行，以达到互相隐藏延迟操作和提高并行度的效果。 网格技术有可能成为实现Petaflops的另一条途径。网格是近年来计算机体系结构发展的一个重要方向，其基本思想是通过Internet进行资源共享和协同工作。目前连接到Internet的计算机已经达到1亿台以上，通过互联网可能达到的聚合计算潜力是不可估量的。国际上已经有Globus等组织为网格环境制定标准和参考实现。但是用网格技术实现PetafloPs仍需要关键技术上的突破：一方面互联网连接的速度和带宽仍有待提高，近年来，网络通信技术以超摩尔定律的速度高速增长，已经为此提供了可能，达到实用阶段只是时间问题。另一方面是有效的网格体系模型和计算模型还没有建立。网格的资源是分散和动态的，计算也是一种分散的、动态的过程。传统的并行共享内存或消息传递程序模式不能直接有效地利用,如何科学计算高效使用网格的计算能力是当前一个主要的研究方向。 建在东京技术研究所的TSUBAME采用的就是混合体系，除了使用10368个AMD双核Opteron外，360块加速卡为系统贡献了24％的性能，仅增加了1％的功耗。而IBM 将在2008年完成的名为RoadRunner的1600万亿次HPC中，总共采用了16 000个Opteron和Cell两种不同架构的处理器。可以说，多核微处理器和面向领域的混合体系结构已成为HPC发展的趋势。