超级计算机 科技

本词条由 孟宇博 2019-06-19 10:57 收藏
超级计算机是计算机中功能最强、运算速度最快、存储容量最大的一类计算机,多用于国家高科技领域和尖端技术研究,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...

基本信息

中文名 超级计算机 外文名 Super computer
机构名称 国际超级计算机大会组委会    

发展进程


“超级计算”这一名词在1929年《纽约世界报》关于“IBM为哥伦比亚大学建造大型报表机(tabulator)的报道”中首次出现。是一种由数百、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。
 
把普通计算机的运算速度比做成人的走路速度,那么超级计算机就达到了火箭的速度。在这样的运算速度前提下,人们可以通过数值模拟来预测和解释以前无法实验的自然现象。
 
自1976年美国克雷公司推出了世界上首台运算速度达每秒2.5亿次的超级计算机以来,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。
 
对巨型计算机的指标一些厂家这样规定:首先,计算机的运算速度平均每秒1000万次以上;其次,存贮容量在1000万位以上巨型计算机的发展是电子计算机的一个重要发展方向。它的研制水平标志着一个国家的科学技术和工业发展的程度,体现着国家经济发展的实力。一些发达国家正在投入大量资金和人力、物力,研制运算速度达几百万亿次的超级大型计算机。
 
某些分布式运算把丛集超级运算推至极限。由于散热问题,Google的搜寻引擎系统应该属于网格运算。
 
单个机柜的运算能力可达460.8千亿次/秒,理论上协作式高性能超级计算机的浮点运算速度为100万亿次/秒,实际高性能运算速度测试的效率高达84.35%,是名列世界最高效率的超级计算机之一。通过先进的架构和设计,它实现了存储和运算的分开,确保用户数据、资料在软件系统更新或CPU升级时不受任何影响,保障了存储信息的安全,真正实现了保持长时、高效、可靠的运算并易于升级和维护的优势。

科技应用


作为高科技发展的要素,超级计算机早已成为世界各国经济和国防方面的竞争利器。经过中国科技工作者几十年不懈地努力,中国的高性能计算机研制水平显著提高,成为继美国、日本之后的第三大高性能计算机研制生产国。中国现阶段超级计算机拥有量为22台(中国内地19台,香港1台,台湾2台),居世界第2位,就拥有量和运算速度在世界上处于领先地位,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。但就超级计算机的应用领域来说中国和发达国家美国、德国等国家还有较大差距。中国超级计算机及其应用的发展为中国走科技强国之路提供了坚实的基础和保证。
 
巨型计算机实际上是一个巨大的计算机系统,主要用来承担重大的科学研究、国防尖端技术和国民经济领域的大型计算课题及数据处理任务。如大范围天气预报,整理卫星照片,原子核物理的探索,研究洲际导弹、宇宙飞船等,制定国民经济的发展计划,项目繁多,时间性强,要综合考虑各种各样的因素,依靠巨型计算机能较顺利地完成。
 
超级计算机的广泛应用能够带动国家整体科技创新能力的增强。但是中国超级计算机普遍面临硬件性能强大应用领域匮乏的问题,科研机构、高校和企业用户存在超级计算机应用成本过高、软件开发滞后、设备利用率低等问题。面对中国超级计算机的应用不足问题,一些国内服务器主导厂商的努力转变,在2009年浪潮发布“倚天”桌面超级计算机,借助CPU-GPU协同计算加速架构,单机计算能力最高可达每秒4万亿次,真正实现了将超级计算机从庞大的机房和计算中心转移到了用户的桌面。
 
浪潮还与ISC联合举办“首届中国大学生超级计算机竞赛暨ISC12国际大学生超级计算机竞赛中国区选拔赛”,比赛将使用一项基准性能测试和四项应用测试重点考察参赛队组建的超级计算机的综合性能,具有明显的应用导向,是对参赛队伍超级计算机应用能力的全面考察。大赛主办方浪潮集团也强调,比赛将会成为一个权威、专业、公平的超算应用领域的竞赛和交流平台,推动中国超算的应用研究和人才培养。
 
单纯的追求超算TOP排行榜位置的“冷战”已成过去,让应用引领计算的时代已然来临。Linpack标准的创始人Jack Dongarra对外表示:这套完全以纵向数值比拼的标准已经过时,而全新的HPCG PDF Link测试平台将会关联主流应用程序中的计算和数据访问模式。应该说Dongarra的观点代表了超算应用的前沿,一场全世界范围内用于横向应用的超级变革早已展开,而在中国更有曙光公司等超算领导者在云计算、大数据领域勇于实践,将创新技术与应用完美结合。应用程序对更复杂计算的需求已变得原来越普遍,这些计算要求有高带宽和低延时的环境,并且需要通过不规则模式访问数据,超级计算机的衡量基准需要经常更新,以保证其能够正确反映出计算机使用方式的变化。

技术创新


美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室内,由IBM设计的蓝色基因/L在测试中以每秒 136.8兆的计算速度记录一个高峰值之后恢复了最高点。IBM称,在一次完整的过程中, 系统应该有两倍的动力,即峰值表现超过360 teraflops。
 
来自德国和美国的研究人员,每年两次颁布动力最为强大的500个计算机的名单。最近的名单出现在德国海德堡举行的国际超级计算机会议上。这些高端计算机都是由各种奇特的制造方法完成,而不是由标准成分组成的。尽管这样,计算机也可以达到一个极高的速度。
 
过去两年,多数接近最高的500个名单的计算机是由普通的电脑硬盘连同新奇的软件组成。但是现在情况不同了,一些系统开始决定这些排名。举例来说,冠军蓝色基因/L, 是经过特殊设计的系统,同时合并了空前的 65,536 个人处理器,再加之可升级的模版设计。此系统不但比传统的系统更有动力而且也比较紧凑避免了供电不足。IBM 的汤姆斯J 沃森研究中心设计的被称为BGW的蓝色基因机器是本次500名单中的第二名,这进一步说明了此设计理念的正确性。这一系统与蓝色基因/L的模组设计一样,只是有较小的处理器并且只可以记录 91.2 teraflops 峰值处理动力。
 
中国国家863软件专业孵化器基地积极加强与由美国国家工程院院士、美国艺术与科学院院士、世界超级涡轮式刀片计算机之父博士陈世卿领衔的超级计算核心技术和科学家团队的合作,计划引进其拥有完全自主知识产权的具有世界领先技术的超级计算机以及相关行业领域的解决方案,利用超级计算机强大的科学计算、事务处理和信息服务能力,借助其提供信息服务的强大引擎或平台,整合资源,协同作业,解决污染整治对算法、方程、建模、模拟等复杂计算的需求。
 


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