高性能计算范文

高性能计算篇1

也许很多人并不知道，登月工程必须依靠信息技术在设计、研制、模拟、发射、传输、控制等方面发挥核心作用，飞行器在运行过程中需要对轨道进行设计、计算以及快速预报，甚至毫秒必争，这都需要强大的超算能力。中国航天科技集团公司科技委副主任、中国探月工程副总设计师于登云曾表示，在绕月探测工程中采用国产的高性能计算机，就是出于对安全、自主、可控等多方面因素的考虑。曙光高性能计算机此次不负众望地圆满完成了后勤保障计算任务，证明了曙光超算的优异性能。

20年前，在国家“863”计划支持与推动下，中国第一台SMP（对称式多处理机）“曙光一号”问世，标志着中国高性能计算机正式开始产业化发展。从“曙光一号”开始，到“曙光星云”冲击全球超级计算排行榜位列第二，再到“天河一号”改写人类计算速度极限、勇攀世界第一的巅峰，曙光等一批民族企业在高性能计算方面锐意进取，赢得了长足进步，高性能计算领域已拥有不可小觑的“中国力量”。

打破超算“玻璃房”

“曙光一号的诞生，其后续创造出的价值和当时历史阶段的作用，不亚于两弹一星。”这是两院院士王大珩对曙光一号的评价。

王院士的评语绝非夸张。20年前，西方发达国家正对中国施行禁运政策，高技术领域更是如此。“当时有‘巴黎统筹委员会’（现已改为《瓦森纳协定》），对我们禁运高性能的计算机，花多少钱都不卖给你。”曙光一号之父、中国工程院院士李国杰回忆，当时国内高性能计算机所有的机芯都是外国产的，而且买来之后还要受到监控，“机器被关在一个玻璃房子里，只能由国外卖方人员监控使用，中国工作人员不得接触机器核心部件。”这不能不说是中国科技界的耻辱。但当时中国在高性能计算机领域的研究还处于初级水平，更谈不上行业应用，而国内对高性能计算的需求又非常迫切，气象、地质勘探等各方面都需要用到它。在此背景下，李国杰院士认识到，高性能计算机将来必是计算领域的一个制高点，掌握它是发展信息科技的基础，中国拥有自己的高性能计算机刻不容缓。

决定研发自主科技的高性能计算机后，鉴于当时国内的产业环境条件太差，李国杰院士组织了科研小分队去美国“洋插队”，利用美国的产业大环境展开研发工作。在只有几个人、投入经费仅200万元的条件下，不到一年内便创造出了成果。1993年10月，曙光一号研制成功，打破了国外IT巨头对中国信息技术的垄断，推动信息产业走上了自主发展的道路。

原中科院副院长胡启恒院士在曙光一号20周年活动现场回忆这段历史时感慨地说，曙光一号这一脚踩下去有轰隆隆的声音。在问世三天后，由美英日等发达国家组成的巴黎统筹会当即决定将中国高性能计算机禁运红线上抬，10亿次的高性能计算机解禁。

1996年，在国家科委（科技部前身）的建议下和中国科学院的大力推动下，曙光一号折价2000万元人民币，吸引资金成立了曙光信息产业有限公司。这个看似微小的举动恰似蝴蝶效应，在中国信息产业掀起了巨大波澜，不仅推动了中国各行各业的高速发展，也使曙光成为了一家立足技术、发展应用，并以自主科技创新为使命的国家高新技术企业。

依托曙光一号的技术积累，曙光开启了技术成果产业化发展的新路子，这样的发展方式，也被后人称为“技工贸”路线。作为从中科院孵化出来的优秀技术型企业，曙光公司始终保持和中科院在技术上的紧密合作工作，始终不渝地进行技术创新。同时，曙光践行“产、学、研、用”结合发展思路，站在市场的前端把创新资源、创新要素在企业平台上充分进行整合、放大，通过企业的市场化手段将科研技术转化为产品，让科学技术成为生产力，带动了相关产业及经济的发展。另外，曙光还成功地解决了体制问题，将科研团队顺利转换成了企业经营团队。2006年，曙光公司成功实施了股改，构建了完善的股权结构，从制度层面解决了企业产权问题，形成了激励机制，为自身的发展打造了更坚实、合理的基础。

自主创新20年

“自主创新，服务中国”是曙光始终坚持的发展理念。曙光一方面在开放的环境、开放的技术路线上，通过自主创新实现增值并赢得竞争；同时通过抓好产学研的结合与转移，以协作创新让科研成果不断转化为实际应用的价值，带动产业的成长。由于曙光等国内企业持续对高性能计算领域的投入和耕耘，使得中国高性能计算应用范围大幅扩展，大大提升了在国际市场上的地位，如今中国已成为美国之后的第二个超级计算机大国。

曙光公司总裁历军回忆，第一代曙光高性能计算机生产出来后，却最终只卖出了三台，“因为一个新的应用想在上面实施的话，要进行大量的移植工作。”历军说，当年用户那边的技术人员学习了半年才掌握了第一台机器的使用方法，如何解决用的问题成了制约高性能计算机推广的第一个拦路虎。为此，曙光引入大批应用专业而非计算机专业的技术人员，来搭建用户和计算机之间的桥梁，更是坚持商业化运营来紧贴市场实际需求，让高性能计算真正为大众服务。

和其它产品有所不同的是，曙光一号自研制之初，就被确定为是要进行产业化发展的产品，并非是摆在那里的科研成果。胡启恒院士回忆道，在曙光一号成功后不久，她的工作笔记中就有跟原国家科委（科技部）高技术司司长冀复生讨论对曙光产业化发展的记录，包括如何筹资这些问题。而为了推广曙光计算机，冀复生司长甚至骑着自行车前往相关单位上门推销，并承诺采购用户，政府可以出一半钱来支持用户购买。时任天津市副市长的曲维枝曾大力推动使用单位采购曙光Unix服务器。

就这样，在前期依靠老一辈国家领导、科学家的支撑，曙光公司在早期度过了最艰难的时候。而这些事迹也证明：曙光计算机产业化发展体现的是国家意志。

转眼20年，宛如白驹过隙。在多方人员的不懈努力下，曙光高性能计算不断扩大应用市场，迄今用户已经由原来的20余家发展到3000余家，在国内市场上占据了1/3的份额。“现在曙光在各行各业都有成功案例。”历军说，近年来，曙光公司自主研发的服务器、高性能计算机、信息安全产品、存储、云计算等产品，在互联网、金融、电信、生物、气象、石油、科研、电力等多个行业有着大量成功应用，确立了曙光公司在企业级产品领域中的领先地位。在核心处理器领域，曙光与龙芯中科保持紧密的战略合作关系，并不断推出国产全自主安全产品，包括服务器、防火墙、负载均衡等；在管理软件领域，曙光拥有国内先进的Gridview集群管理系统、Powerconf节能软件、Parastor海量数据存储系统等软件产品；在云计算领域，曙光更是深知全自主信息技术的重要性，实现了从底层技术架构，到平台架构，以及上层应用架构的全国产化技术创新与产品化发展工作。曙光真正实现了从硬件到软件的自主研发全面科技创新工作，跟国外品牌同台竞争、毫不输阵，更为国家的经济建设做出了实际贡献。

当然，计算性能仍然是高性能计算机最重要的指标。20年前，曙光一号是亿次计算的量级，而今天的曙光6000已经到了千万亿次的量级。曙光的产品和服务不仅能够代替国外企业的产品与服务，某些技术水平还已经超过国际水平。IDC最新的数据显示，在高性能计算领域，曙光公司的销售额再次进入全球前10强，位列第六、亚洲第一，也是惟一一家进入此榜单的中国企业，并连续5年卫冕中国HPC TOP100市场份额第一名，超越了IBM、惠普等国外著名品牌。曙光公司高级副总裁聂华强调，曙光公司近三年的发明专利就达到了千余项，有足够的技术能力维护和防护曙光自己构建的专业技术体系，早已不靠拉低价格来获得市场份额。曙光的员工数量也已由最初的几十名发展到千余人，营业额则从最早的几百万元成长到近30亿元的规模。

面向未来

高性能计算机是人类认识和了解世界的一种工具，是驱动社会发展不可缺少的动力和资源，其重要性不言而喻。为保持在高性能计算领域的长远发展，曙光早已有自己的布局和规划。

“曙光从技术维度和市场角度为下一步做着准备，而创新是曙光生存、发展的动力。”聂华说，创新是一个民族进步的灵魂，也是一个国家兴旺发达的不竭动力。这20年来，曙光每年在技术上的投入经费约达到年营业额的10%，这样的比例在国内同量级企业中非常少见，甚至在营业额达百亿、千亿元级别的企业中也是鲜有的。曙光不断深入地开展自主可控技术领域的研究，为的就是能更好地服务中国的特殊市场环境，早一天实现全面科技创新。同时，曙光还在不断探索商业模式的创新，由原来单纯的硬件制造商，逐渐向服务商和全产业链解决方案供应商演进。“从设备供应商到解决方案供应商，再到服务供应商，我们会进一步转型，成为一个更贴近用户、更能解决用户问题的行业的领袖和专家。”聂华表示，这是曙光下一步的方向。

身处尖端信息技术创新引领下的第三次工业革命时代，曙光公司从2009年就开始在全国布局“城市云”战略，为政府、行业用户、百姓用户提供“端到端”的应用解决方案。依托曙光一号高性能计算机的技术积淀，曙光目前在国内自投建设的城市云计算中心达7个。包头市经信委主任郭甫欣表示，曙光公司在包头建立的云计算中心搭建了工业云的平台，将推动包头的传统工业如装备制造、钢铁、有色等下一个5到10年的发展，而中小企业公共服务平台和社会创新平台也将拉动相关产业和社会管理的转型和升级。2013年初，曙光还在业内率先推出XData大数据一体机与解决方案，从数据收集、数据存储、数据分析、数据应用等方面构建了完整的数据管理链条。可以说，曙光已敏锐地捕捉到了云计算、大数据的发展趋势所带来的市场机会，正在把自主创新的发展模式在新的行业发展环境下复制。

“如果设想未来的20年，也许曙光的超级计算机将可以模拟一个城市、一个国家，甚至模拟一个地球。”历军说，未来的高性能计算机一方面会在传统的大规模工程计算领域进一步提升运算速度，为做科研研究和模拟服务；另一方面，随着云计算的发展带来大量数据的产生和聚集，将对这些大规模数据的分析、处理、查找提出新的要求，而这是高性能计算的新研究课题。所以，曙光将从企业及产业发展的角度，把高性能计算技术向云计算、大数据领域延伸，下一个20年，曙光将走向进一步的辉煌。

强化软实力 打造中国力量

在全球的高性能计算市场上，中国绝对是不可小觑的力量。在2013年11月最新的HPC TOP500榜单上，中国是上榜计算机第二多的国家，其中有63台超级计算机来自中国，远超日本的28台。不过和美国相比，中国仍旧是处在一个大大落后的位置，TOP500榜单中有265台超级计算机来自美国。当然，中国发展自己的高性能计算产业，绝不是单单为了在排行榜的榜单上有个优秀的表现。

而且从整个榜单来看，高性能计算在性能上的变化也可谓是日新月异。这次上榜的超级计算机中排在榜单末尾的系统，在上一次的排行榜中还占据着363位的位置。当年“天河一号”也是只维持了半年的世界第一就被后来的“京”超级计算机拉下榜首的位置。所以，中国必须在高性能计算领域有持续发展的动力。

动力从何而来？一方面来自应用的需求，一方面来自相应技术的储备。前者是不用担心的，中国经济快速发展中，对于高性能计算的需求只会越来越强烈。从新药到商用大飞机的研制，都在利用高性能计算技术。至于技术储备，可以分为软硬两方面。高性能计算机硬件制造的能力，中国的水平毋庸置疑，特别是在异构体系架构的设计制造上，就连来自美国国家实验室的专家都表示中国在这方面的水平已经是世界领先。但是在软实力上，中国高性能计算真实的应用水平与世界一流还是有着不小差距。其背后的原因来自应用软件、人才储备、管理机制等多方面的因素。

不过令人欣慰的是，目前整个高性能计算产、学、研、用的多个相关领域，已经越来越把重心向“软”实力方面倾斜。例如：包括曙光、浪潮在内的高性能计算机制造商都在举办自己的以应用为主线设置的超算用户大会，同时与高校合作开展并行编程的课程。其目的就是想打造一个完整的高性能计算生态环境；以中石油、中石化为代表的国内高性能计算应用最深入的企业，先后推出了具有自主知识产权的、具有鲜明行业应用特点的高新能计算软件产品；目前，越来越多的高等院校已经开展了高性能计算教学，包括并行计算、异构计算编程方面的教育课程已经在众多院校中开展起来。

除此之外，2013年9月成立的，聚合了众多超级计算资源的“超级计算创新联盟”对于提升相应的“软实力”也是充满了“正能量”。中国计算机学会高性能计算机专委会主任孙凝晖就曾经表示，超算中心所做的很多研究都是和国家的战略发展息息相关的，所以必由专门的机构制定相应的发展战略。国家超级计算济南中心陈德训副主任也表示，要让超算中心实现持续性发展，必须得到国家更高层面的战略支持。现如今超级计算创新联盟的成立，将架起沟通“造机器”、“管机器”和“用机器”三大群体友好联合的桥梁，共同探索构建超级计算创新平台，促进行业技术进步和应用发展。

高性能计算篇2

盖茨当年能赏光出席SC大会和微软当时一项野心勃勃的产品计划有关。这个产品就是微软针对高性能计算领域内的集群系统所推出的操作系统WindowsCompute C1uster Server 2003(以下简称WCCS 2003)。盖茨的身体力行为WCCS 2003在2006年的正式亮相做了最有效的预热。

两年过去了，WCCS 2003一直表现得不温不火，但是，越来越多的迹象表明，微软其实在WCCS 2003身上寄予了很多厚望，并且也为此煞费苦心。

2007年3月，高性能计算领域内的老牌厂商SGI宣布，开始销售基于WCCS 2003的Altix XE集群系统，这也是SGI首次在Altlx系列中使用微软的操作系统，这之前，SGI一直是Linux和Unlx的拥趸；7月，微软与惠普(.cn)的“水平组合”面向企业和中端市场，推出了极具灵活性和高可用性的超级计算集群，由此扩展了双方所签署的面向高性能计算市场的全球销售和营销协议。

最新的例子出现在2007年11月底，微软和曙光签署了合作备忘录，双方将基于微软WCCS产品，针对高性能计算领域在市场、技术、渠道、销售层面进行合作，同时建立“曙光一微软软件技术测试实验室”，共同培训软件技术人员并定制行业解决方案。曙光多年来一直是国内高性能计算领域内的标兵，能被微软选中几乎是一种必然。根据合作协议，双方很快就会推出基于WCCS 2003的机群产品曙光4000W，并准备针对4000W联手研发适用于各垂直行业的解决方案。

这是微软觊觎已久的一大块市场，从某种角度讲，WCCS也是微软打开这块市场的钥匙。在2007年11月底的那份TOP500榜单仍是L1nux的天下，有381台超级计算机采用了L1nux，基于微软WCCS 2003的只有6台，苹果的Mac OS X系统有2台。IBM(.cn)的两台“蓝色基因”超级计算机仍牢牢占据着排行榜的前两位，就像IBM对于企业市场的控制力一样。微软面前看似困难重重，但这些都不是问题的关键。

微软很早就已经明确表示过，其进入高性能计算市场的目标之一就是要为中小型用户带来更便宜和更易用的超级计算机，而传承自Windows的使用习惯无疑是微软手中的杀手锏之一。“对于普通的非计算机专业用户，如需要进行计算的生物学家，Linux集群则不太友好。”康奈尔大学计’算机科学教授Ron Elber的观点就是一个典型的例子。

高性能计算篇3

记者从中国高性能计算机标准工作委员会（高标委）第三次工作会议暨中国高性能计算机节能标准推动会议上获悉,2008年，我国将以刀片服务器、节能及高性能计算机行业应用为发展重点，稳步推动高性能计算机领域的标准化工作。

除了《机群操作系统远程监控技术要求》和《刀片服务器管理模块技术要求》两项电子行业标准即将公示外，高标委今年还组织申报了针对刀片服务器计算模块和节能内存的另外4项新的标准提案，并与中国电子技术标准化研究所宣布成立了“高性能计算机节能评测实验室”。同时，为了促进标准的产业化进程，“中国高性能计算机产业联盟”也正在紧张筹建当中。

4项新标准:刀片是核心

工业与信息化部科技司副司长韩俊指出，标准制定工作进展非常顺利，《机群操作系统远程监控技术要求》和《刀片服务器管理模块技术要求》两项电子行业标准即将进入公示期，如在公示期内无重要反对意见，上述标准有望在年内正式颁布，成为我国相关领域的首个行业推荐标准。

高标委秘书长曾宇在会上表示：“2008年高标委将以刀片服务器、节能及高性能计算机行业应用为重点，稳步推动高性能计算领域的标准化工作。”在上述两项标准的基础上，2008年高标委还组织申报了《刀片式服务器计算模块电气技术要求》、《刀片式服务器计算模块固件技术要求》、《刀片式服务器计算模块机械技术要求》、《高性能计算机高级内存缓冲芯片(AMB)节能标准》等4项新的标准提案。

“高性能计算机节能评测实验室”成立

除了刀片服务器，“节能”是2008年高标委关注的另一个重点领域。当前，IT能耗问题已经成为影响全球能源和环境的重要因素之一。随着我国信息化的高速发展，服务器、数据中心、高性能计算中心的能耗问题越来越受到关注。以100个插满机架服务器的机柜为例，其总耗电可达50千瓦，加上散热冷却系统也需要等同于计算机硬件自身的耗电量，以每度工业用电0.64元计算，一年无故障运营100台机架服务器将花费大约55万元电费。而数据中心的电力消耗正以每年15%～20%的速度增长，同时能源的价格也在飞涨。

而早在今年1月份，高标委就成立了高性能计算机节能标准项目组。澜起科技董事长、上海交通大学微电子学院教授杨崇和表示，节能标准将从芯片（CPU、芯片组、内存及周边芯片）、基础架构（机柜、风扇和电源）和系统（负载均衡软件、ACIP等）三方面来构建，并由相关领域企业参与，与中国电子技术标准化研究所共同建立了“高性能计算机节能评测实验室”，对市场上相关产品的能耗情况进行测试和认证。中国电子工业标准化所副所长张宏图表示，成立高性能计算机节能评测实验室意义深远，这将有效地规范高性能计算机行业应用及市场的节能评价体系，并将为推动能源节约和生态环境保护做出积极的贡献。

筹建“中国高性能计算机产业联盟”

随着相关标准的制定与推出，如何推动产业上下游企业推出符合标准的相关产品，并得到广大用户的认可等产业化课题也摆在了高标委31家成员单位的面前。

为了促进标准的产业化进程，曾宇表示，2008年高标委将进一步筹建“中国高性能计算机产业联盟”，依托当前标准委员会成员单位，并进一步广泛吸纳高性能计算机产业链上下游企业，以推动高性能计算机标准的产业化工作。

高性能计算篇4

[关键词]高性能计算；数据处理能力；石油勘探；云计算技术

[DOI]10.13939/ki.zgsc.2015.20.055

1 高性能计算在石油勘探开发方面的发展趋势

1.1 国外的发展趋势

目前，高性能计算机的性能的速度每年都在快速增长，使其不断向前发展，其应用由主攻科学计算和工程计算领域，延伸到网络信息服务和商业自动化领域。

为了提高性能，降低系统功耗，减少占地空间和解决编程和管理较麻烦等问题，高性能计算机技术在发展的同时不断融入许多新的内容。例如，美国，日本和其他国家试图运用科学和计算机体系结构的发展结合在一起提供一种新的方法，以此开出一条高性能计算机发展的可持续发展道路。同时，基于网格技术和以商业节点为基础的高性能计算系统发展非常迅速，其系统的性价比高，研制速度快，美国和欧洲的许多国家纷纷在这类高性能计算机系统研发上投巨资。为了进一步提高高性能计算机的综合能力，美国正在研究采用包括超导、光互联和超大规模集成电路等多项先进的技术和工艺。此外，基于量子运算的超高性能计算机的研究，目前正处于理论阶段。

1.2 国内的发展趋势

（1）标准化和集成化的需求：将集群技术标准化，促进了高性能计算机生产的快速发展，同时集成化的集群技术，又拓宽了高性能计算机的应用范围。坚持标准化与集成化特性和不断创新技术，高性能计算机的应用前景会越来越繁荣。

（2）集群式高性能计算机的发展：集群体系结构的高性能计算机，指用标准化的互联网络将高性能部件连接起来而形成的。科学计算、事务处理和信息服务应用等工作都可以在这个系统平台上进行。其优势在于它性价比很高并且具有较高的可靠性和可扩展性，低成本和易维护等。随着计算机性能的迅速提升和价格的进一步下降，集群式高性能计算机的应用呈现出了蓬勃景象。

（3）网格计算技术的应用：伴随着高性能计算机和互联网技术的发展，网格计算技术应运而生，是针对复杂的科学计算的一种全新的计算模式。它主要是通过互联网把许多分散在不同地理位置的计算机连接起来，形成巨大的高性能计算机。该技术，在石油勘探开发领域发挥了很大作用，成效令人瞩目。网格计算技术的推广和应用，定会使石油工业的未来更加繁荣。

2 高性能计算在石油勘探开发领域中的应用

在石油工程中，数据的处理不容忽视，一点误差就会带来很大的损失，这就要求计算机系统有非常高的计算能力，尤其在石油勘探中。石油勘探开发是石油工程的重要组成部分，将在石油的勘探开发中采收集的大量数据进行分析，从而判断油储的分布情况。一般是先根据这些数据画出数据场的等值线，再交由专业人员分析油的分布，有多少油，可想而知这样的处理方式必会受到限制。另外等值线是二维的，不能形成三维立体的画面，结果浪费大量的信息的同时又没有得到我们所期望的结果。如果利用计算机技术和可视化技术，就可以从这些庞大的地震勘探数据中构造出三维实体，显示参数，直观地再现油藏的地质构造以及油藏参数在石油开发过程中的变化，给专业人员准确分析和解释原始数据提供了巨大帮助。这样的分析将更加准确，定位更加科学，降低石油勘探开发的成本。因此，为了取得勘探的最佳效益，使用高性能计算处理这些海量数据成为必然，这也成为高性能计算在石油勘探领域高需求的主因。

目前，在石油勘探中从采集数据、分析数据、油气藏描述到开发、钻井乃至管理整个油田生命周期和对生命周期的经济评价，全都靠计算机完成。高性能计算机技术的应用非常广泛，随着科技的发展，不仅应用在石油化工领域，在气象预报、核能模拟和生物工程等领域都得到应用，取得了显著的成绩。尤其在石油勘探开发领域，高性能计算机的应用占据了不可或缺的地位，在许多方面象征着高性能计算机技术的发展水平。

3 高性能计算面临的问题

面对石油勘探行业的特殊性和复杂性，高性能计算如何满足越来越高要求的数据处理能力成为首要任务。但是目前在计算性能、系统建设与运行成本等方面使得高性能HPC集群计算机系统已经面临着许多问题，主要表现在三大方面：

一是CPU处理器性能无法满足对计算能力的需求；

二是石油勘探高速增长的数据和存储扩容越来越不匹配；

三是能耗制约越来越严重，高性能计算机体积大、耗电多以及对计算机房空间、空调、电量需求大。

总的说来，就是传统的高性能计算方法已无法满足目前石油勘探行业对计算能力越来越高的要求和对数据处理的大需求，更无法满足石油勘探发展与应用的需要，这必然导致其会成为制约石油勘探发展的因素。面对这些严峻迫切的问题，如何尽快找到满足高性能计算需求的方法成为石油勘探行业关注的热点。

4 云计算破局石油勘探高性能计算需求

从目前的形式来看，实现灵活的可伸缩性成为解决石油勘探行业面临的三大困境的唯一解决之道。也就是要构建满足石油勘探高性能需求系统的几大重要点：一是使高性能计算机具有可拓展可伸缩性的计算能力；二是能够实现对相当大的存储容量的负载和存储容量的可伸缩性；三是能够对计算能力和资源进行更好的管理。因此，许多业内人士将打破石油勘探高性能计算需求局面的希望投向了云计算。

其实，对高性能计算而言，云计算这个概念并不陌生。例如存在一种早期的云计算模式，它把昂贵的计算资源集中部署和集群应用，这就是已经发展近30年的超级计算中心。但这种高计算服务不同于当前所谈论的云计算。目前的云计算是传统计算机技术和网络技术发展融合的产物，这些技术包括分布式计算、并行计算、网格计算、效用计算、网络存储、虚拟化、负载均衡等。其目的是运用网络把一些较低成本的计算实体整合起来，打造一个具有强大计算能力的系统。如果有效的管理和调度这些用网络连接的计算资源，建立一个计算资源池以服务用户，成为云计算的核心思想。

因此，云计算对于高性能计算不仅意味着一次模式转变，而且作为解决目前困境的方法会使其具有革命性意义。

高性能计算篇5

全书分8部分，共23章。第1部分 引言，共1章：1.开放欧洲网络在复杂环境中的高性能计算的总结：介绍了其科学组织及项目活动。第2部分 用于异构，多核心系统的数值分析，含第2-4章：2.迭代求解方法和预处理技术对异构多核和众核平台的影响；3.多核计算机二维扩散方程的高效数值求解；4.神经科学中并行算法抛物问题的图表显示。第3部分 高性能计算机网络通信与存储注意事项，含第5-8章：5.高性能计算中拓扑映射算法和技术概述；6.异构HPC平台集群通信的优化；7.大规模并行处理器有效的数据访问模式；8.可扩展的存储I / O软件的蓝色基因架构。第4部分 异构体系结构的有效利用，含第9-12章：9.异构系统中工作流动态调度的公平资源共享；10.异构多核架构中里德-所罗门纠删码的系统映射；11.异构并行计算平台和工具的计算密集型算法：案例研究；12.电磁学问题中混合并行的有效应用。第5部分 CPU+GPU共处理，含第13-15章：13.对于使用功能计算性能模型的高性能计算平台上高度异构，分层的设计和优化；14.高效多级负载均衡的异构CPU+GPU系统；15.共享内存异构系统中的全对最短路径问题。第6部分 分布式系统的有效利用，含第16-17章：16.高性能云计算中的资源管理；17.大型并网系统的资源发现。第7部分 高性能计算中的能源意识，含第18-20章：18.HPC系统的能量感知途径；19.云联盟中提高能源认识的策略；20.使用异构CMP启用网络安全的高性能计算系统。第8部分 异构高性能计算的应用，含第21-23章：21.迈向高性能的分布式图像检索系统，高光谱遥感数据：以丛林计算为例；22.利用异构平台的图像和视频处理；23.通过CPU+GPU协同处理的实时层析重建。

作者Emmanuel Jeannot是法国国家信息与自动化研究所的高级研究科学家，他从巴黎高等师范学院获得了计算机科学博士学位，主要研究方向为流程布局、调度异构环境和网格、数据的重新分配、算法和并行机模型。

本书提供了在复杂环境中高性能计算的最新成果。适合想要了解高性能计算领域和发展现状的研究人员和开发人员阅读。

李亚宁，硕士研究生

高性能计算篇6

有人问，浪潮对高性能计算机有什么看法？也许发问的人应该首先弄清楚高性能计算机是什么。高端计算机=高性能计算=HPC=linpack？高端应用=高性能计算 =高性能科学计算=科研计算？事实上，我们应该把高端应用理解为高性能计算机，把高性能计算机理解为高性能科学计算，这与国外的理解是不太一样的。

像IBM和HP，在这一领域称得上垄断者，他们花了很少的精力来讲高性能计算，花了更多的精力来讲高端服务器，他们为什么这么做？其实，在总结了这些厂商在国内外的盈利情况之后，我们发现，高性能计算产品并没有为IBM这样的厂商带来很大的利润，反而是商业应用为他们带来了更多的收入。但目前我国做高性能计算研究的企业主要面向科研和高效市场，而要让这些用户拿出很多的钱来买一个产品是不现实的。这又是一个我国与国外的差异所在。

另外的差异就体现在研究方面。在国内，无论是企业界还是学术界，大家在讲到体系结构的时候会比较注重于集群，在其他重要体系结构的研究上投入较少，也就是说，国内的高性能计算体系结构以集群为主，对SMP/NUMA等体系结构的研究较少，过于依赖国外底层技术，对处理器、芯片组、交换互连的研究投入不足；重单一指标，不重综合指标，重系统浮点计算性能指标，对综合应用能力的重视不够；重视数值计算类应用，强调高端系统数值计算能力，不重视OLTP指标、SPECWEB等面向商业应用的指标。即使在高性能计算领域也有这样的问题，如比较注重计算能力的提升，而对应用建模的研究和算法这些方面的研究就比较弱一些。所以在这种情况下，我们应该在战略的角度上更加关注高端商业产业的发展，提供一些基础技术。

从目前来看，无论是国内还是国外的企业都很注重虚拟技术，对于如何把高端的服务器产品折合成小的服务器产品满足不同的应用，或者如何把小的产品整合成大的产品，来满足大的需求，也有不同的看法。未来的一个发展方向是，我们做出的中高端服务器产品要是一流的产品，而且能逐渐应用在越来越多的领域中。

在高端的服务器领域，我们更应该面向海量的数据应用，去发展我们的高端服务器。这些应用包括很多，像IPTV的应用，最近无论是电信还是网通，都在积极地发展IPTV系统，这些系统对服务器和存储都有大量的需求，如果在虚拟架构的高端服务器基础之上去进行这些应用设计，就有可能在这些领域中使用这些高端服务器和发展这些高端服务器。所以我们认为，在高端服务器领域中，我们更应该发展基于虚拟化技术构建虚拟SMP结构的高端服务器来满足高效能要求。以虚拟技术为突破口，研究实现整合多台物理服务器组成大型虚拟SMP高性能服务器。

高性能计算篇7

2010年10月，由中国软件行业协会数学软件分会、国家863高性能计算机评测中心和中国计算机学会高性能计算专业委员联合的中国高性能计算机TOP100排行榜中，曙光公司共有34套高性能计算机入选，继2009年又一次蝉联中国TOP100数量份额排行榜的冠军宝座。中国高性能计算机的研发、生产、普及应用方面的突破性成绩轰动国际高性能计算机界，同时向世界表明：经过20年的学习、追赶和创新，特别是近10年来的产业化发展，中国高性能计算机的研发和技术能力已经达到了世界先进水平。

“曙光式”创新

从最初的不甘落后，到创业阶段的艰苦探索，再到跻身国际三大高性能计算大国之列，特有的“曙光式创新”模

式形成，中国高性能计算产业仿佛一个缩影，印证了大国崛起过程中科技创新所带来的支撑力量。

在信息领域选择做什么甚至比知道怎么做更重要，正确地选择技术方向是成功的一半。在发展技术的同时，曙光人始终坚持将高性能计算机作为一个完整的产业，不断进行完善和发展。除了获得世界领先的排名，更重要的是研发出广泛应用的服务器产品，使整个社会享受到由高性能计算所带来的便利和服务。

对于中国这样的人口众多而资金有限的发展中国家而言，不顾成本地追求高性能是一种浪费，低成本服务器将是未来最具价值的创新。曙光推出的个人高性能计算机曙光PHPC200，峰值运算速度可达1万亿次/秒，满足了大学生和一般科研人员的桌边应用需求。随着曙光高性能计算人的不断努力，超级计算机的成本也要降到每万亿次几十万元的水平。另外，要对各企业、事业单位现有的计算机系统进行改造，通过CPU服务器、存储器服务器等能力服务器给用户提供所需要的计算、存储能力，而整个计算机系统的成本将成数量级地降下来。现有的机群系统将做在一块主板上甚至芯片内部，形成板上机群系统甚至片内机群系统。

产业化道路

20世纪末的中国，全社会的科技创新是由政府和科研机构自上而下带动的，其中最典型的代表就是已经持续24年的“国家863计划”。“863计划20年的不间断投入，为中国的高性能计算形成了良好的产业发展环境和土壤。”历军认为曙光这么多年的支撑因素，内在因素是自我坚持，外在因素就是863计划培养的产业环境，“高性能计算机、超级计算机是一个国家的大型科技装备，这样的产业只有大国愿意投入，而且是那些真正有雄心、有梦想的国家。”

当今，从汽车到航天飞机几乎所有的设计制造都离不开计算机模拟。高性能计算在机械制造、材料加工、航空航天、汽车、土木建筑、电子电器、国防军工、船舶、铁道、石化、能源、科学研究等各个领域都发挥着关键的重要作用。在新近公布的国家七大战略性新兴产业中，高性能计算作为新兴信息产业的重要部分赫然在列，与节能环保、生物产业、新能源、新能源汽车、高端装备制造业、新材料六项并列成为我国未来重点投入的基础产业。高性能计算机成为各行业产业发展中至关重要的一个环节，成为提高各个领域创新能力和行业生产力的重要工具。同时，高性能计算又是生物、高端装备制造业、新能源等产业不可或缺的基础。

“产业和技术一定是互相支撑，离开产业谈技术没有意义，离开技术谈产业没有根基。”和大多互联网公司集中在应用层面的“微创新”不同，曙光走的始终是基础研究产业化道路。从一台研发机器到初创企业，再进化到成熟的商业企业，曙光所面临的挑战不仅包括技术创新，管理创新和模式创新上的挑战同样不容小觑。

曙光内部有一个“服务超越战略”，就是在战略上高度重视对客户的培训和服务。“中国的高性能计算市场正在在蓬勃发展，前几年涌现出了大批新用户。用户虽然一开始不会用，但是发现高性能计算对他的科研、企业很有好处，就自己到上海超算中心学习。等到自己有使用心得了，就开始有购买需求。”和一些跨国公司相比，曙光在这方面满足了客户的核心需求，虽然机器价格并不比跨国公司少多少，工艺可能相比还稍差，但是很多技术支持人员帮助客户解决问题，教他怎么管理、怎么移植，这种专家顾问式的服务正是曙光获得较大市场份额的杀手锏。面对IBM等大公司在资金、研发能力、市场商誉等方面的天然优势，历军的态度依然是专注――“15年心无旁骛地只做一件事情”。目前曙光的高性能计算已经形成从研发到市场化包装再到产品销售的一个良性循环。“未来，也许用不了20年，10年后中国就会出现像IBM一样的巨型IT企业，因为我们已经走过了最艰苦的阶段。”历军说。

云计算未来

占地面积60余亩的曙光天津产业基地二期位于天津滨海高新区华苑软件园，一排排高大的机柜整齐地排列着，准备接受工作人员调试。如今，天津曙光基地已经成为亚洲最大的高性能计算机生产基地，年产高性能计算机1000套。

曙光产业基地二期拥有国际先进水平的服务器生产线和国内最高水平的测试检验环境，车间都是按照无尘标准进行的设计。

下一步曙光将在提高技术和质量水平方面加大投入。“中国制造发展到现在的阶段，我们需要回过头审视自己的质量体系。中国企业要想走出去，制造业就要做到像日本那样精益求精，这一关必须过。虽然完成了资本积累和基础创新体系，有了一些核心技术，但要靠这些核心技术马上做出精美的产品是不可能的。现在做出来的产品还不够人性化。关心市场是对的，但市场来得快走得也快，必须先从提升自身的技术和质量做起。”

正在天津产业基地“待嫁”的“星云”目前已经平稳运行6个月了，和以往不同的是，“星云”即将落户的国家超级计算深圳中心还会拥有一块牌子――深圳云计算中心。“云计算代表着未来的IT系统的集中趋势，人们在云平台上获得他需要的资源和服务。它的核心就是把过去分散在各处的各种各样的信息，通过一定的归拢和结构化之后集中在云计算中心上。超级计算的原理也是这样的，它是把一道复杂的问题同样是分成若干的颗粒度，通过不同的处理器来处理一道题中的不同部分，最后做一个结果的整合，这种方式同样是提高计算机的使用效率的重要方式之一。”因此，“星云”今后的身份将有两个：在面向传统科学和工程计算的同时，还会偏向信息处理、信息存储等云计算以及云服务等生活化应用。

高性能计算篇8

实验室主任张红星介绍：“与实验化学不同，理论化学对IT技术的要求较高，具有运算能力强大、多任务、可管理等优势的高性能计算设备是理论化学教授进行课题研究的必备工具，直接影响着研究课题的架构和研究方向的设置。目前，实验室在高性能计算应用方面已经走在国内的前列，可与国际水平媲美，所有围绕理论化学的部级科研项目都离不开高性能计算。实验室对软硬件的配置要求较高，高性能计算机的运算速度已经达到30TFLOPS。”

实验室技术保障部部长吴迪向记者表示，受制于传统计算机性能和一些理论方法的限制，早期的理论化学研究体系有局限性。随着高性能计算的发展，理论化学教授可以深入研究纳米体系，并向更精细的方向进发，对外界环境等因素的充分考虑有助于研究结果更加精准。如今，通过高性能计算，吉林大学的相关老师的研究得到了进一步精细化，计算结果也更加趋近实际情况。

张红星坦言，高性能计算提供给了实验室较好的研究环境，但同时也存在局部的技术困扰。例如在异构架构的编程方面，实验室也遇到了一些问题和困扰。“例如从原来的代码简单地移植到GPU架构上，性能没有想像的那么好。”

对于上述问题，吴迪表示，希望有专业的人员与实验室进行合作以解决异构编程等方面的问题。吴迪对英特尔公司即将推出的融核产品比较关注，“英特尔MIC产品如果能够提供给用户一个解决异构编程的‘简单’而有效的方法，对于非专业的计算机人员将是一个非常好的发展方向。”

张红星认为在高性能计算推广的过程中仍有值得进一步改善的地方：“首先，与国外的商业软件相比，国内的软件开发还明显落后，国内厂商应加强自主知识产权软件的开发力度。在吉林大学，教授们结合自己的研究课题，在发展基础理论的同时，自主开发了一系列的特色软件，例如吕中元教授设计并开发出多尺度耗散粒子动力学模拟程序包‘DPD-JLU’；封继康、任爱民等教授设计并开发了可计算频率相关的二阶非线性光学系数β和三阶非线性光学系数γ的理论化学软件‘FTRNLO-JLU’，这些自主知识产权的研究软件大大支持了理论化学的日常研究工作。其次，国家更应该注重对国产设备的支持力度。因为在高性能计算领域，国产品牌服务器的性价比已经超过了国际厂商的产品，在实验室，我们就选用了宝德服务器。第三，从安全的角度出发，在涉及到国家机密、核心技术上更要大力推广国产品牌的应用，这样长期可持续发展才会不受制于国外设备提供商。”