2003年中国高性能计算机TOP100排行榜分析与预测

高性能计算机发展历程及现状

龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/b27863413.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。

回顾中国超级计算机研发历程 美国人总是震惊

“天河二号”获全球超级计算机500强三连冠 2014年06月24日09:51:47 新华信息化 新华网华盛顿６月２３日电（记者林小春）国际ＴＯＰ５００组织２３日公布了最新的全球超级计算机５００强排行榜，中国的“天河二号”超级计算机以比第二名美国“泰坦”超级计算机快近一倍的速度，连续第三次获得冠军。 ＴＯＰ５００榜单每半年发布一次。自去年６月以来，“天河二号”就以每秒３３．８６千万亿次的浮点运算速度稳居榜首。除了芯片技术外，这一系统大多由中国自主研发。美国能源部下属橡树岭国家实验室的“泰坦”则连续３次屈居亚军，其浮点运算速度为每秒１７．５９千万亿次。 第三名至第五名分别是美国劳伦斯－利弗莫尔国家实验室的“红杉”、日本理化研究所的“京”和美国阿尔贡国家实验室的“米拉”，这一排名与上一期榜单无异。与上一期相比，前十名的唯一变化是第十名，新入选的是隶属于美国政府的“克雷”ＸＣ３０超级计算机，其运算速度不到“天河二号”的十分之一。 国际ＴＯＰ５００组织在一份声明中说，从榜单看，“超级计算机的整体性能提升速度已降至历史最低点”。例如，在１９９４年至２００８年间，榜单最后一名的计算性能平均每年提升９０％，而过去５年每年只提升了５５％。 从整个榜单来看，美国进入前５００强的超级计算机从上一期的２６５个下降至本期的２３３个，但优势依然明显。第二名中国大陆则从６３个增至７６个。日本和英国分别以３０台并列第三。 超级计算机是国家科研的重要基础工具，在地质、气象、石油勘探等领域的研究中发挥关键作用，也是汽车、航空、化工、制药等行业的重要科研工具。ＴＯＰ５００榜是对全球已安装的超级计算机“排座次”的最知名排行榜。从１９９３年起，由国际

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。

超级计算机的现状及展望

超级计算机的现状及展望 摘要：超级计算是解决国家经济建设、社会发展、科学进步、国家安全和国防建设等领域一系列重大挑战性问题的重要手段，是国家综合国力、科技竞争力和信息化建设能力的重要体现，是国家创新体系的重要组成部分，已经成为世界各国特别是大国争夺的战略制高点。在计算机领域，超级计算泛指设计、制造和应用超级计算机的各类活动；在其他行业领域，超级计算通常指在超级计算机上进行的大规模科学和工程计算、海量数据处理和信息服务等应用活动。超级计算机在全球已经取得了举世瞩目的成就，最近的全球超级计算机500强榜单的公布，超级计算机再次成为人们关注的焦点。中国的“天河一号”虽然居于第二位，但是这已经表明中国的计算机事业正在突飞猛进的发展，正在逐渐成为我们综合国力的重要体现。随着超级计算机运算速度的迅猛发展，它也被越来越多的应用在工业、科研和学术等领域。就拥有量和运算速度上我国在世界上处于领先地位，但就超级计算机的应用领域来说我们和发达国家美国、德国等国家还有较大差距。如何利用超级计算机来为我们的工业、科研和学术等领域服务已经成为我们今后研究发展的一个重要课题。 关键词：超级计算机、发展、挑战 1、超级计算机概念 超级计算机是指“当前时代运算速度最快的大容量大型计算机，是计算机领域的珠穆朗玛峰”。类似称谓还有高性能计算机、高效能计算机等。超级计算机的界定具有显著的时代特征，与当时的计算机技术和应用的发展水平紧密相关。以峰值速度指标为例，２０００年前后，具有每秒万亿、十万亿次双精度浮点运算能力是超级计算机的标志；而在２００９年前后，百万亿次以上成为超级计算机的新标志；当前，千万亿次已成为超级计算机的新高峰。 2、超级计算机主要用途 日常经济、科技、国防等领域存在一系列复杂、大型的问题，都建立了越来越精细的物理模型，都需要计算机求解。最复杂、最大型的一类被称为“挑战性问题”，必须依赖同时代中运算速度最快的“超级计算机”。

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）

高性能计算

浅谈高性能计算 摘要：高性能计算是一个国家的综合国力的体现，是支撑国家实力持续发展的关键技术之一，在国防安全、高科技发展和国民经济建设中占有重要的战略地位。计算科学已经和传统的理论科学与实验科学并列成为第三门科学，它们相辅相成地推动着人类科技发展和社会文明的进步。21世纪科学最重要和经济上最有前途的研究前沿，有可能通过熟练地掌握先进的计算技术和运用计算科学得到解决。 本报告首先简单地介绍一下高性能计算的含义、特点、应用需求、地位和作用；接着讲述国际高性能计算机和我国高性能计算机的发展状况；然后概略地谈一下应用实例；最后对加速我国高性能计算及高性能计算机的发展发表几点参考意见。 Abstract: High performance computing is a reflection of a country's comprehensive national strength, is one of the key technologies to support sustainable development of the strength of a country, in the national defense security, high-tech development and national economic construction has important strategic position. Computational science is science and experimental science and the traditional theory and became the third science, they complement each other to promote the human development of science and technology and social progress of civilization. 21st century science and the most important and most promising economic research front, likely by skillfully master advanced computing techniques and the use of computational science is resolved. This report firstly simply introduce the meaning and characteristics of high performance computing, application requirements, status and role; Then tell the international high performance computer and the development of high performance computer in our country; And then briefly discuss the applications; Finally, accelerate the development of high performance computing and some reference ideas on the development of high performance computer. 关键词：高性能计算、软件科技前沿 Keywords: high performance computing, software technology frontier

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

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

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

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

超级计算机的现状与发展

超级计算机的现状与发展 XXX XXXX 摘要：超级计算机的研制受永无止境的探求复杂的物理世界与人类社会本身的 应用计算需求的驱动及研制者所处环境（人员、经验、经费等）及当时的可选择的实现使能技术的影响。回顾历史，任何时刻研制的最高性能的计算机总是服务于当时的科学计算的需求（材料模型、药物设计、气候模拟、核武器模拟、电磁学等）或者称是以科学计算为最初应用的靶子进行设计的（当前最快的日本Ear th Simulation 与IBM BLUE/Gene 两个项目是很好的例子），而超级计算机使用与发明的技术逐步向商用领域转移与转化（SMP、MPP、Cluster 等），计算性能（当前的设计目标是Petaflops）及与其相匹配的存储、带宽等指标成为高性能计算机设计者追求的持续性关键指标。高性能计算机的实现使能技术包括计算数学（计算模型与算法）、计算机体系结构与部件构成技术三部分，为保持每十年性能增加700-1000 倍左右的速度（远高于摩尔定律单芯片的发展速度）及高性能计算能力70%的年增长需求，高性能计算机设计师仅仅考虑体系结构与部件构成两部分已不能满足现实的需求，对计算数学有相当的了解已成为必然。本文以性能为叙述主线，介绍超级计算机研制的历史、现状与未来展望。 关键字：超级计算机现状发展 目前各种超级计算机的高速处理能力基本上都是利用并行体系结构实现的，并行计算(Parall el Computing)已成为提高处理性能的关键技术之一。简单地讲，并行计算技术就是用同时运行的多个处理机或计算机来处理同一任务，从而大幅度提高任务的处理速度、缩短了任务的处理时间。 超级计算机的五大形态 在超级计算机技术的发展历程中，先后出现过多种超级计算机并行体系结构，主要有如下5种。 1.并行向量处理(Parallel Vector Processing，PVP)系统

高性能计算系统设计方案

高性能计算系统 方案设计 第1章需求分析 1.1 高性能计算的和大规模数据处理的应用 高性能计算作为一种先进的科研手段，在国的应用发展很快，得到了普遍的重视，近年来国家投入逐年加大。 高性能计算的应用条件已经成熟，表现在： ◆价格相对低廉的高性能机群系统为高性能计算应用提供了物质基础； ◆高性能计算应用的技术门槛逐渐降低； ◆国家鼓励相关单位做高性能计算的研究，相关投入不断加大； ◆很多高校的科研人员使用高性能计算手段，取得了很好的成果。 1.1.1 计算机架构 由于各学科高性能计算应用软件种类繁多，各种软件的应用特点也各不相同，对计算资源的需求存在差别，方案的设计需要充分考虑到实际应用的特点。 作为高性能计算基础设施的核心，现代高性能计算机的发展从20世纪70年代的向量计算机开始，也已经有了30年的发展历程。先后出现了向量机、多处理器并行向量机、MPP 大规模并行处理机、SMP对称多处理机、DSM分布式共享存储计算机、Constellation星群系统、Cluster集群系统、混和系统等多种主体的架构，并分别在不同的时期占据着应用的主流。 开放的Cluster集群系统具有较多的优势，已经占据了目前高性能计算机的主流位置，在TOP500中占据了约80%的份额，在中小规模的高性能计算系统中更是占据统治地位。

1.1.2 软件的并行特点 按照应用程序是否为并行程序，可以分为如下几类： ◆串行程序 程序运行中只有一个进程或线程。串行程序不能利用高性能计算机多个处理器的并行特点，但可以同时运行程序的多个任务或算例。 ◆共享存并行程序 程序运行中可以有多个进程或多个线程，可以使用多个处理器进行并行计算。但这种并行程序不能在分布式存的机群系统上运行。 ◆消息传递并行程序 消息传递式并行程序可以在所有架构的计算机上运行，可以同时使用数目很多的处理器，以加速程序的运行。 在高性能集群系统上，各种程序都可以运行，可以使用集群系统的一个CPU，一个节点或多个节点。

中国高性能计算十三五发展规划与进展

中国高性能计算 十三五发展规划与进展 钱德沛 北京航空航天大学/中山大学 GTC China 2016 2016年9月13日

汇报提纲 ?我国高性能计算发展现状 ?十三五“高性能计算”重点研发专项?2016年项目启动情况 ?专项2017年指南

?我国高性能计算发展现状

国家863计划的持续努力?2002-2005年：高性能计算机及核心软件（863重大专项）–强调资源共享与协同工作 –以网格支持多领域应用 –成功研发10万亿次量级计算机和中国国家网格实验床 ?2006-2010年：高效能计算机与服务环境（863重大项目）–强调除了性能之外计算机的其它指标：开发的效率、程序可移植性、系统的鲁棒性等–强调机器、环境、应用三位一体的发展 –强调环境的服务特征 –成功研发千万亿次量级计算机，建立了国家高性能计算服务环境 ?2010-2016年：高效能计算机及应用服务环境（863重大项目）–强调环境新的运行模式和机制，探索建立计算服务业的途径 –发展应用社区，更好地支持应用 –研制世界领先的计算系统：天河二号、神威?太湖之光

面临的挑战 –能否持续过去20年的发展速度？ ?TOP500显示，近年来发展速度在下降，如何从我国应用需求出发，制定合理的发展目标？ –如何解决E级计算机所面临的重大技术挑战问题？ ?功耗 ?应用性能 ?可编程性 ?可靠性 –如何驾驭大规模并行性，开发数百万乃至数千万核水平的大规模并行应用？ –国家高性能计算环境如何与时俱进，在新的技术条件下提供更高质量、更好体验的服务？

十三五“高性能计算”重点研发专项

高性能计算机发展简史

高性能计算机发展简史 ------《计算机组成原理读书报告》 在老师的推荐下，基于自己感兴趣的部分，近些天我查阅了“高性能计算机发展简史”网络资源，从曾听说到熟悉，短短的几周之内，对高性能计算机或多或少有了更加深刻的了解，高性能计算（High Performance Computing）目前是计算机科学的一个分支，随着信息化社会的飞速发展，人类对信息处理能力的要求越来越高，不仅石油勘探、气象预报、航天国防、科学研究等需求高性能计算机，而金融、政府信息化、教育、企业、网络游戏等更广泛的领域对高性能计算的需求迅猛增长。通过GPU加速高性能计算可能将从大型计算机发展到台式机以及桌边型计算机上。但是追溯其发展历史，前辈们还是经过很长时间的探索技术，革新技术的。 搜集了各种资料，整理了高性能计算机的发展历程： 自1964年以后,高性能计算机经历了三个发展阶段: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。 1. 萌芽阶段（1964-1975） 1964年诞生的CDC6600被公认为世界上第一台巨型计算机，其运算速度为1Mflops。70年代初研制成功STAR-100向量机，这是世界上最早的向量机。随后于1974年，诞生了世界上最早的SIMD阵列计算机--ILLIAC-IV并行机。 2. 向量机鼎盛阶段（1976-1990） 1976年，CRAY公司推出CRAY-1向量机，开始了向量机的蓬勃发展，其峰值速度为0.1Gflops. 1985年，CRAY-2，1G flops 1990年, SX-3,22G flops 1991年，Cray-YMP-C90,16Gflops 向量机处理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。 3. MPP蓬勃发展阶段（1990年至今） 就在传统向量机逐渐萎缩的同时，应来了大规模并行处理MPP机蓬勃发展的时代。各种新技术层出不穷，大公司也纷纷介入。这一时期的代表机型有： 1989年，BBN公司的TC2000 1992年，Intel公司的Paragon，TMC公司的CM-5 1993年，Cray公司的T3D 1994年，IBM公司的SP2 1996年，Cray公司的T3E，Hitachi公司的SR2201 SGI公司的Origin2000，Intel公司的ASCE RED 其中，1996年12月宣布的ASCI RED，运算速度超过了万亿次/秒。

中国超算产业的发展现状与展望

战略与决策研究 S t r a t e g y &P o l i c y D e c i s i o n R e s e a r c h 【摘要】文章分析了国内外超级计算机研发的现状，介绍了曙光系列高性能计算机的产业化历程，总结了我国超算产业发展的成功经验，提出了进一步发展超算技术和产业的策略建议，并对我国超算产业的未来进行了展望。【关键词】超级计算，高性能计算机，超算产业DOI 10.16418/j.issn.1000-3045.2015.01.003 文/历军 曙光信息产业股份有限公司北京100049 超级计算的发展水平是国家综合国力的重要体现，是国家创新体系的重要组成部分，已成为世界各国特别是发达国家竞相争夺的战略制高点。发展超级计算不但可以带动计算技术本身向更高水平发展，更重要的是可以解决在经济建设、社会发展、科技创新、产业升级、国家安全等方面的一系列挑战性问题。《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年）》将超级计算（也称高性能计算）列为国家重点发展的技术方向和重点培育的信息产业群，并指出需加强具有自主知识产权的应用软件的研发，确保与超级计算机系统协调、平衡发展。 1国际超级计算领域的发展情况 超级计算机指当前时代运算速度最快的大容量大型计算机，是计算机领域的“珠穆朗玛峰”，世界上多数国家均积极部署了超级计算机发展规 划。2014年11月世界超级计算机500强（TOP500）排行榜，我国国防科技大学研制的“天河二号”超级计算机再次位居榜首，获得世界超算“四连冠”。前5名分别为中国“天河二号”（运算速度为每秒33.86千万亿次）、美国能源部下属橡树岭国家实验室的“泰坦”（每秒17.59千万亿次）、美国劳伦斯－利弗莫尔国家实验室的“红杉”（每秒17.17千万亿次）、日本理化研究所的“京”（每秒10.51千万亿次）、美国阿贡国家实验室的“米拉”（每秒8.59千万亿次）。前10名中，中国、日本、瑞士和德国各占一席，美国占据其余6席。美国能源部还公布了“珊瑚（CORAL ）”计划，将投资3.25亿美元建造两台超级计算机，其运算速度将达到“天河二号”的3—5倍。 2我国超级计算领域的发展情况 近年来，在国家“863”等多个科技计划的持续支持下，我国在超级计算领域取得了长足发展：从

中国超级计算机夺第一 运算量相当13亿人算千年

中国超级计算机夺第一运算量相当13亿人算千年 北京时间6月17日下午，正在德国莱比锡召开的2013国际超级计算大会上，世界超级计算机TOP500组织正式发布了第41届世界超级计算机500强排名榜，国防科技大学研制的天河二号超级计算机，以峰值计算速度每秒5.49亿亿次、持续计算速度每秒3.39亿亿次双精度浮点运算的优异性能位居榜首。 中国超级计算机继天河一号之后，第二次登上了世界第一的宝座。天河二号成为当今世界运算速度最快、综合技术领先的超级计算机，中国超级计算机研制水平继续处于世界领先行列。 在被超越中再攀世界超算新高峰 2010年11月17日，国防科技大学研制的天河一号以每秒4700万亿次的峰值速度和每秒2566万亿次的持续速度，在世界超级计算机500强中位居第一，中国人首次站到了超级计算机世界冠军的领奖台上。

然而，仅仅过了不到8个月，日本一台名为“京”的超级计算机就将天河一号挤下冠军台。之后，美国研制的“红杉”、“泰坦”超级计算机先后坐上世界第一的交椅，天河一号排名滑落至第8名。 当外界还在为天河一号夺得世界第一而赞赏不已之时，该校计算机学院迅速做出再攀超算新高峰的决策部署。广大科研人员奋力攻关，突破了一系列核心关键技术，于今年5月将运算速度达到5.49亿亿次的天河二号超级计算机呈现在世人面前。 今年5月底在中国主办的“高性能计算国际论坛”上，国际超算领域的权威专家实地考察了天河二号，纷纷给予高度评价。世界TOP500组织专家、美国田纳西大学杰克·唐加拉教授说：“天河二号与美国的‘泰坦’大小相当，速度却是它的两倍，制造这样强大的系统需要很强的技术。”德国尤利希科学中心的塞巴斯第安·施密特教授说：“天河二号是世界最好的计算机之一，它有着非常出色的表现。”日本筑波大学参加过“京”系统研制的大介博库教授说：“这是一部非常紧凑的机器，具有巅峰的性能表现，它真的是技术上的很大进步”。 创新驱动超算迈上新台阶 在该校“天河”大楼一间近800平方米的机房，由170个机柜组成的天河二号整齐排列，气势恢宏。 天河二号工程副总指挥李楠研究员告诉记者：“天河二号有五大特点：一是高性能，峰值速度和持续速度都创造了新的世界纪录。二是低能耗，能效比为每瓦特19亿次，达到了世界先进水平。三是应用广，主打科学工程计算，兼顾了