超级计算机现状和我国发展规划(精品课件)
我国超级计算机的现状与将来
我国超级计算机的现状与将来
时至今日，超级计算机成为科学研究的重要工具，也已经成为当今科技发达国家的重要标志之一、毋庸置疑，超级计算机在科学研究中的重要性自不待言。
我国的超级计算机发展历程可以追溯到50年代末的953、自此以后，我国的超级计算机发展步伐逐渐加快，一系列新的超级计算机产品被开发出来，其中包括理论计算机、综合计算机、分布式计算机等。
目前，我国的超级计算机发展状况可谓是飞跃进步，在世界超级计算机排行榜中也取得了卓越的成绩。
据科学网 2024 年度超级计算机排行榜显示，我国超级计算机的总数量已超过 200 台，其中包括天河二号（拥有 93 万核心）、超算 18 号阵列计算机（拥有 8 万多核心）等，占据全球 Top500 排行榜前三，与美国、日本等国家并驾齐驱。
而在科学计算能力方面，我国超级计算机更是居于世界第一、如天河二号，其科学计算能力达到 1740 运算兆瓦，超过世界上任何其他超级计算机。
展望未来，我国将在超级计算机领域继续发挥其引领性作用，着力发展高性能超级计算机，以注入智能制造、新型数字技术和普及高效计算等科技的新动力。
超级计算机技术的现状与未来发展
超级计算机技术的现状与未来发展超级计算机技术是当今世界科技发展的一个重要领域，它具有超强的计算能力和数据处理能力，被广泛应用于天气预测、物理模拟、生物医学、金融、能源等领域。
本文将探讨超级计算机技术的现状和未来发展。
一、超级计算机技术的发展历程超级计算机技术自问世以来发展迅速。
1960 年代，美国军方首次建造了一台能够完成一千万次浮点运算每秒的 IBM 7030 。
这是世界上第一台被称为“超级计算机”的机器，也被称为“触碰地平线计划”（ Project Stretch ）。
1970年代，Cray-1成为了当时世界上最先进的计算机，它的运算速度可达到每秒约80亿次，被誉为当时最快的计算机。
1990年代，美国推出了一项名为“高性能计算与通信计划”的计划，是全球最大的大规模超级计算机系统。
该计划致力于建立以超级计算机为支撑的全球数据的信息空间。
通过这个计划，美国领先的超级计算机厂商科技公司建设了10台能够满足百万亿次浮点计算的超级计算机系统。
现如今，并行计算技术和云计算技术的发展带动了超级计算机技术的迅速发展。
目前，世界上最强大的超级计算机是中国的“天河二号”，它的峰值运算速度达到每秒33.86倍亿次浮点运算，相当于3.4万亿个人同时进行一次加减运算。
二、超级计算机技术应用的领域超级计算机在许多领域的应用已经成为日常工作的标准，例如在气象学中，它们能够通过物理模型计算海气相互作用、大气温度、温度的多层次变化，从而实现天气预测。
在生物医学领域中，超级计算机可以处理大规模的基因组数据、生物分子互动和各个蛋白质的结构和动力学行为。
在金融领域，超级计算机可以帮助交易员在股票、货币和其他金融资产市场上进行更智能的操作，从而获得更高的收益。
三、超级计算机技术未来的发展趋势超级计算机技术的未来发展趋势是更加智能化、更加高效。
例如，人工智能和机器学习等技术将被应用到计算机系统设计中，使超级计算机在未来的发展中更加迅速。
超级计算机的现状、应用及展望
超级计算机的现状、应用及展望超级计算机的现状、应用及展望摘要：超级计算机是一个国家科研实力的体现，它对国家安全，经济和社会发展具有举足轻重的意义。
就世界和我国超级计算机的现状、用途分别进行了分析和阐述，并探讨超级计算机的发展方向。
关键词：超级计算机 MPP结构 NOW结构1 超级计算机的现状1.1 超级计算机的分类超级计算机可分两类，采用专用处理器或者采用标准兼容处理器。
前者可以高效地处理同一类型问题，而后者则可一机多用，使用范围比较灵活、广泛。
专一用途计算机多见于天体物理学、密码破译等领域。
国际“象棋高手”“深蓝”、日本的“地球模拟器”都属于这样的超级计算机。
据统计，500强超级计算机有232个是非专用系统，服务于军事、医药、气象、金融、能源、环境和制造业等众多领域。
1.2 世界超级计算机的现状目前，世界排名前10位的超级计算机中美国有7台，但首位却是日本“地球模拟器”。
该模拟器是2009年由日本电气公司开发成功，每秒运速为35.86万亿次，曾长时间保持世界超级计算机运速的最快记录。
这一排名极大地刺激了美国，为此美国能源部赶快和IBM等公司合作研制，并于2009年9月开发成功了“地球模拟器”。
日本也穷追猛赶并于2009年10月20日由日本电气公司宣布，已开发成功世界运速最快的“SX-8”超级计算机，每秒运速为 58万亿次，由5/2台计算机连接在一起，中央处理器由日本电气公司提供。
美国国防部立即启动一项计划：开发一台每秒1 000万亿次超级计算机。
而雄心勃勃的日本电气公司、东芝公司和日立制作所三家合作，抛出了一个具体计划，即于2010年开发出每秒运速为1 000万亿次以上的超级计算机，并且由日本东京大学牵头联合研制世界上最高速超级计算机“GRAPE-DR”，每秒可运行2 000万亿次。
1.3 中国超级计算机的现状从1978年，邓小平同志在第一次全国科技大会上说：“中国要搞四个现代化，不能没有巨型机!”此后，我国计算机专家奋起直追，经过几十年不懈努力，取得了丰硕成果，“银河”、“曙光”、“神威”等高性能计算机的出现，使我国成为继美国、日本之后第三个具备自行开发高性能计算机的国家。
超级计算机技术的发展现状与未来趋势分析
超级计算机技术的发展现状与未来趋势分析随着科技的快速发展，超级计算机已经成为人们日常生活以及科研探索中不可或缺的一部分。
超级计算机技术以其卓越的计算能力和处理速度，为人类解决了许多重大难题。
本文将从技术发展现状和未来趋势两个方面进行分析。
一、技术发展现状超级计算机技术在过去几十年中取得了巨大的进步。
早期的超级计算机使用大规模集成电路来提供计算能力，但受制于硬件成本和功耗的限制，其应用领域受到了一定的限制。
然而，随着新一代计算技术的出现，如并行计算和量子计算，超级计算机的性能得到了飞跃式的提高。
同时，新的架构和算法也加速了超级计算机的发展。
目前，超级计算机技术的发展主要集中在提高计算速度和能效方面。
硬件升级和优化是实现这一目标的重要手段之一。
例如，采用更高效的处理器和内存体系结构，能够显著提升计算效率。
此外，新材料和新器件的应用也为超级计算机的能效提升提供了新的可能性。
软件方面的发展同样不可忽视。
新的算法和优化技术不仅可以提高超级计算机的性能，还可以提高应用程序的可移植性和可扩展性。
此外，人工智能和机器学习技术的应用也为超级计算机的性能提升和智能化应用提供了新的途径。
二、未来趋势分析未来几年，超级计算机技术将继续发展，呈现出以下几种重要趋势。
首先，超级计算机的规模和速度将进一步提升。
随着硬件技术的不断突破，超级计算机的计算能力将达到目前的数十倍甚至上百倍。
更高速的计算将为科学研究和工程领域提供更多的机会和挑战。
其次，超级计算机将更加偏向于解决复杂问题和大规模数据处理。
在人工智能和大数据时代，超级计算机将发挥重要作用。
例如，通过深度学习算法和强化学习技术，超级计算机可以更好地理解和处理海量的非结构化数据。
另外，云计算和边缘计算的发展将为超级计算机带来新的机遇和挑战。
云计算技术的普及使得超级计算机资源可以更好地共享和利用。
而边缘计算技术的应用将使超级计算机更加接近终端用户，提供更快速的计算和响应。
最后，超级计算机的能耗和环境影响也将成为关注的焦点。
超级计算机的发展现状及未来趋势
超级计算机的发展现状及未来趋势超级计算机是一种性能强大的计算机，它可以处理大量的数据和复杂的计算任务。
随着科学技术的不断发展，超级计算机也越来越成为科学研究和工业生产中不可或缺的一部分。
本文将介绍超级计算机的发展现状及未来趋势。
一、超级计算机发展现状自从20世纪初超级计算机问世以来，超级计算机的性能和规模有了飞跃式的增长。
最新的超级计算机已经超过了千万亿次运算能力，达到了一个前所未有的水平。
由于超级计算机具有高性能和高可靠性的特点，它们已被广泛应用于气象、航空航天、生命科学、材料科学等领域中。
超级计算机的发展，也推动了计算机的进化。
目前，各种先进的计算机体系结构被应用于超级计算机中，例如并行处理器、多核处理器和GPU加速器。
这些处理器可以高效地处理大规模数据和复杂计算任务，提高了超级计算机的性能和效率。
二、超级计算机未来趋势在未来，超级计算机的发展将有以下几个趋势：1. 性能将继续提高。
目前国际上各个研究机构正在争相研发新型超级计算机，以提高其性能和效率。
例如，美国“超算之星”号超级计算机拥有644000个处理器和1024TB内存，能够每秒钟执行1300万亿次的运算。
未来，随着技术的不断进步，超级计算机的性能还将有所提高。
2. 可靠性将继续提高。
由于超级计算机需要处理大量的数据和复杂计算任务，因此其可靠性非常重要。
在未来，超级计算机的制造商将进一步提高其可靠性，以确保超级计算机在长时间的使用中不会出现故障。
3. 能耗将进一步降低。
目前，超级计算机的能耗非常高，需要消耗大量的电力。
在未来，随着节能技术的不断发展，超级计算机的能耗有望进一步降低。
4. 应用广泛化。
随着计算机技术的不断发展，超级计算机的应用范围也将不断扩大。
未来，超级计算机将被广泛应用于天气预报、地震预测、生命科学、人工智能等领域，为人们的生活带来更多的便利。
综上所述，超级计算机具有非常重要的应用价值和发展前景，未来随着技术的不断进步，其性能和可靠性将会不断提高，应用领域也将会更加广泛。
超级计算机的现状与未来发展趋势
超级计算机的现状与未来发展趋势在当今信息化时代，计算机已经成为人类生活中不可或缺的一部分。
而超级计算机则是计算机发展的一个重要分支，具有极高的计算速度、巨大的存储空间和强大的运算能力，其应用范围也非常广泛。
当前超级计算机的现状从发展历程来看，超级计算机已经逐渐成为高科技和高经济的产物。
至今，全球超级计算机的运行着重集中在美国、日本和中国三个国家。
据最新统计数据显示，中国拥有最多的超级计算机，占全球总数的34.5%，美国和日本分别占19.5%和6.3%。
而全球目前运行最快的一台超级计算机是中国的“天河二号”，它每秒钟能实现33.86万亿次计算，这个速度相当于以每秒钟1. 2万亿次计算速度算出一个国家贸易赤字的数量。
在应用方面，超级计算机也被广泛运用。
在天气预报、船舶设计、核武器测试等领域，超级计算机的计算能力已经得到了验证，取得了较好的效果。
2013年，美国国家气象局就利用超级计算机获得了空前准确度的天气预报数据。
此外，在生物医学、材料科学、工程技术和能源资源等领域也被广泛应用。
超级计算机未来的发展趋势尽管目前超级计算机在运算速率和应用方面已经取得了很大的进步，但是还存在一些问题和挑战。
比如计算能力的进一步提高、能源消耗的控制和可靠性等问题都需要得到解决。
在未来，超级计算机的发展趋势也将不断更新和发展。
首先，超级计算器将会更小巧轻便，但计算能力将会更强大。
其次，超级计算器将会越来越强调人工智能方面的应用，致力于通过更多的算法和技术来实现数据的自主处理和分析，同时充分利用数据资源和大数据分析，实现在各类领域的快速决策和判断。
另外，在安全方面，超级计算机也将更加注重密码学和信息安全。
同时，自主研发和柔性制造也将成为超级计算机的发展方向之一。
总之，超级计算机已经成为计算机科学和计算科技发展的重要分支。
未来，超级计算机的发展将是多方面持续推进的，也需要在不断地应用和更新中获得多方面的进步和优化，为人类社会的各个领域做出更多的贡献。
超级计算机的发展现状与趋势
超级计算机的发展现状与趋势随着信息技术的发展，超级计算机的发展也逐渐得到了极大的推动。
这些巨大的计算机被广泛应用于天气预报、物理模拟、药物设计、基因研究等领域，在各种实验和科学研究中发挥者至关重要的作用。
本文将从超级计算机的定义、发展、应用和未来趋势等方面进行论述。
1. 超级计算机的定义超级计算机是一种用于完成科学、工程和商业应用中高维、高精度、高速度计算的计算机。
根据国际超级计算机排名，当前世界排名前十的超级计算机都拥有强大的处理能力，达到了数百万亿次/秒的级别。
其中最强大的前三位分别为中国天津的“天河3”超级计算机、美国奥克拉荷马州的“Summit”超级计算机和中国广州的“神威太湖之光”超级计算机。
2. 超级计算机的发展超级计算机的历史可以追溯到20世纪60年代，当时的美国和苏联政府为了保持军事优势，加强了对计算机技术的投资和研发。
随着计算机技术的不断发展，20世纪90年代，超级计算机开始进入了商业领域。
此后，超级计算机在气象预测、基因研究、航空航天、核能模拟等领域得到了广泛应用。
在超级计算机的发展历程中，处理器数量是一个重要的指标。
从最早的单处理器到后来的向量处理器和并行处理器，处理器数量逐渐增加，计算能力也得到了飞速提升。
最近几年，超级计算机使用了更多的图形处理器和人工智能芯片，能够加速特定应用的计算。
3. 超级计算机的应用超级计算机的应用领域非常广泛，包括以下几个方面：(1) 生物医药：超级计算机在生物医药领域的应用包括基因组学、蛋白质结构预测、药物研发等，为研究人员提供了强大的计算支持。
(2) 气象预报：超级计算机可以用于气象模拟，提高天气预报的准确性。
例如，日本的“十一号台风”预报，就是依靠超级计算机完成的。
(3) 能源模拟：超级计算机在核能领域的应用相当广泛，并且在化石能源模拟方面也发挥着十分重要的作用。
(4) 物理模拟：超级计算机可以应用于物理模拟领域，例如宇宙学、天体物理学、地震学、高能物理等多个方面。
超级计算机的发展(课件)
超级计算机的起源与发展
1982年: 克雷 公司Cray XMP/2，世界上 第一部并行向 量计算机，计 算速度突破 GigaFLOP/s秒 十亿次浮点计 算)
80年代:业界 开始转向大规 模并行运算系 统。
1990年: 日本超 级计算机
NECSX-3/44R 超越Cray系列， 打破美国一家 独大。
人工智能在各个领域的应用
虽然超级计算机在这些领域中有着广泛的应用，但是它也存在一 些局限性。例如，超级计算机的能耗和维护成本非常高，需要专 门的机房和专业的技术支持。此外，一些复杂的问题和算法仍然 需要不断的改进和优化，以提高超级计算机的计算效率和精度。
PART
我国超级计算机 发展水平
超级计算机对国家的重要性
超级计算机的主要特点
超级计算机主要特点包含两个方面: 极大的数据存储容量和极快速的数据处理速度， 因此它可以在多种领域进行一些人们或者普通计算机无法进行的工作。
PART
超级计算机的起 源与发展
超级计算机的起源与发展
超级计算机是1929年《纽约世界报》中最先报道出的一个 名词，它是将大量的处理器集中在一起以处理庞大的数据量， 同时运算速度比常规计算机快许多倍。但是从结构上看，超 级计算机和普通计算机都是大同小异的，而这种并行化处理 使得人们可以对庞大数据进行处理，进而影响到各个行业运 行，其意义十分重大，1976年美国克雷公司推出了世界上 首台运算速度达每秒亿次的超级计算机，突出表现一国科技 实力的超级计算机，堪称集万千宠爱于一身的高科技宠儿， 在诸如天气预报、生命科学的基因分析、核业、军事、航天 等高科技领域大展身手，让各国科技精英竞折腰，各国都在 着手研发亿亿级超级计算机。
1992年: 英特尔 Paragon超级计 算机，历史第 一台突破万亿 次浮点计算。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
The architecture is not the only solution, but the best so far
CPU
8
第二部分
国家超级计算天津中心与天河一号
Introduction to NSCC-TJ & Tianhe-1A
10/7/2020
精品 PPT 可修改
9
NSCC-TJ
我国目前已投入运营的应用范围最广、
综合支撑能力最强的国家级超算中心
• 峰值4700万亿次的天河一号超级计算机； • 400台以上服务器的通用云计算系统； • 容量超过10PB的海量存储系统； • 多领域行业软件； • 完善的网络基础设施； • 完善的机房、供电、制冷等基础设施。
超级计算机现状和我国发展规划
精品 PPT 可修改
1
汇报内容 Outline
超级计算机现状和我国发展规划 国家超算天津中心及天河一号介绍 未来国家超算天津中心重点研发方向与资源
更新规划
10/7/2020
精品 PPT 可修改
2
第一部分
超级计算机现状和国内发展规划
HPC development strategy and situation
主要业务为高性能计算、云计算和大数
据服务，目前服务的政府、企业及科研
院所用户数已达600余家
精品 PPT 可修改
10
NSCC-TJ
国家发改委“大数据技术与应用”国家地 方联合工程实验室 国家工信部工业云试点单位 国家科技部示范型国际合作基地 博士后科研工作站 与多家企业和研究机构建立的联合实验室
精品 PPT 可修改
-- 美国斯坦福大学计算机系主任比尔•戴利 Billy Daley, Computer Science College, Stanford University
➢ 64 bits Multi-core and Multi-thread CPU
“天河一号”的运算速度比橡树 岭国家实验室的要快大约40%，这
MOST projects on HPC: 2016-2020
高性能计算机 Supercomputer R&D
➢ 建立协同研发的机制，集中优势力量，突破核心关键技术 ➢ 研制Eflops超级计算系统（1000 Pflops)
高性能计算应用 HPC applications Support
➢ 建立适应不同行业的国家高性能计算应用软件中心 ➢ 部署行业能力型重大应用软件系统的研发，构建能力型行业重
精品 PPT 可修改
1992
1997
日本地球模拟器 2002年，40Tflops
4
超级计算机现状和发展规划
提高超级计算机性能的三驾马车
➢ 主频、指令级并行、并行度
并行度
➢ 足够宽（数万结点） ➢ 足够深（核间、异构、SIMD、指令级）
“三驾马车”中两驾无力，只有靠扩大并行度
– “Performance = Parallelism”，Bill Dally
11
天河一号
计算机技术创新 广泛的应用成效
精品 PPT 可修改
12
国际学术界的评价
三大技术创新
Three technical innovations
CPU+GPU异构融合体系结构
➢ CPU+GPU heterogeneous architecture
64位多核多线程自主飞腾1000
Remark from international academia
10/7/2020
精品 PPT 可修改
5
超级计算机现状和发展规划
超级计算机是国家综合科技创新能力的基础支撑，全球各大国 家均大力发展超级计算机
中国近几年在大力发展超级计算机
10/7/2020
精品 PPT 可修改
6
天河超级计算机发展
Development history of Tianhe supercomputer
1978年，由小平批准，国防科大开始研制“银河-1” 从此，开始了中国研制超级计算机的艰难和辉煌的历程
Approved by Xiao-ping DENG, the NUDT started to develop the “Milky Way -1”. From then on, began a difficult and glorious history of Chinese
Supercomputer research.
银河-1 100M1f0l/7o/2p0s2,01983
银河-2 1Gflops,1990
银河-3 10Gflops,1997
精品 PPT 可修改
天河一号 4.7Pflops,2010
天河二号 55Pflops,2013
7
科技部高性能计算计划 : 2016-2020
自主高速互连通信技术
是运算速率的极大提升。 中国同时 研制了一种互联技术，让这些处理
➢ Self-developed High-speed interconnect
器相互联系，这不是美国的技术， 而是中国自己的技术。这是一个创
大应用数值模拟软件平台 ➢ 部署容量型普适推广应用课题，部署于国家超算中心等，培育、
吸引和稳定一批自主应用软件系统的用户
高性能计算环境 HPC environment Construction
➢ 建立具有世界一流资源能力和服务水平的、支撑国家创新发展 的国家高性能计算环境
10/7/2020
精品 PPT 可修改
38年性能提高了340000000倍 1993, 19Gflops
2007年，596Tflops
走鹃，2008年，
1千万亿次
Cray-1 1976 160Mflops
Cray-YMP 1988年，2.3Gflops
39年前第一台商用巨型机问世
IBM红色选择 1999年，3万亿次
10/7/2020
1983
10/7/2020
精品 PPT 可修改
பைடு நூலகம்
3
超级计算机现状和发展规划
天河二号
2013年天河二号5.49万万亿2次013年，5.5万万亿次
TH-1A，2010年，
4.7PFlops
从1.6亿次到5.49万万亿次； CrayT3D
Cray T3E-1200 1998年1Tflops
IBM BlueGene/L 2005年，367Tflops