淺談超級(jí)計(jì)算機(jī)論文
淺談超級(jí)計(jì)算機(jī)論文
超級(jí)計(jì)算機(jī)的概述及分類超級(jí)計(jì)算機(jī)通常是指由數(shù)百數(shù)千甚至更多的處理器(機(jī))組成的、能計(jì)算普通PC機(jī)和服務(wù)器不能完成的大型復(fù)雜課題的計(jì)算機(jī)。以下是學(xué)習(xí)啦小編為大家精心準(zhǔn)備的：淺談超級(jí)計(jì)算機(jī)相關(guān)論文。內(nèi)容僅供參考，歡迎閱讀!
淺談超級(jí)計(jì)算機(jī)全文如下：
[摘 要] 處于信息技術(shù)前沿的超級(jí)計(jì)算機(jī)一直是一個(gè)國家的重要戰(zhàn)略資源，對(duì)國家安全、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展具有舉足輕重的意義。本文對(duì)超級(jí)計(jì)算機(jī)的歷史與用途進(jìn)行描述，對(duì)當(dāng)前超級(jí)計(jì)算機(jī)發(fā)展近況進(jìn)行闡述分析，并探討超級(jí)計(jì)算機(jī)的發(fā)展前景。
[關(guān)鍵詞] 超級(jí)計(jì)算機(jī) 天河二號(hào) 計(jì)算機(jī)應(yīng)用
什么是超級(jí)計(jì)算機(jī)，它對(duì)我們現(xiàn)在和將來的生活會(huì)有怎樣的作用呢?本文將從超級(jí)計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史、研究現(xiàn)狀對(duì)超級(jí)計(jì)算機(jī)進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)要的介紹。
1. 超級(jí)計(jì)算機(jī)的定義與分類
超級(jí)計(jì)算機(jī)是指信息處理能力比個(gè)人計(jì)算機(jī)快一到兩個(gè)數(shù)量級(jí)以上的計(jì)算機(jī)，它在密集計(jì)算、海量數(shù)據(jù)處理等領(lǐng)域發(fā)揮著舉足輕重的作用。作為高性能計(jì)算技術(shù)產(chǎn)品的超級(jí)計(jì)算機(jī)，又稱巨型機(jī)，是與高性能計(jì)算機(jī)或高端計(jì)算機(jī)相對(duì)應(yīng)的概念[1]。
根據(jù)處理器的不同，可以把超級(jí)計(jì)算機(jī)分為兩類，采用專用處理器或者采用標(biāo)準(zhǔn)兼容處理器。前者可以高效地處理同一類型問題，而后者則可一機(jī)多用，使用范圍比較靈活、廣泛[2]。專一用途計(jì)算機(jī)多見于天體物理學(xué)、密碼破譯等領(lǐng)域。國際“象棋高手”“深藍(lán)”、日本的“地球模擬器”都屬于這樣的超級(jí)計(jì)算機(jī)。據(jù)統(tǒng)計(jì)， 500 強(qiáng)超級(jí)計(jì)算機(jī)有232個(gè)是非專用系統(tǒng)， 服務(wù)于軍事、醫(yī)藥、氣象、金融、能源、環(huán)境和制造業(yè)等眾多領(lǐng)域[3]。
2. 超級(jí)計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史
1975年至今，超級(jí)計(jì)算機(jī)經(jīng)歷了三次革命性的發(fā)展：向量超級(jí)計(jì)算;多CPU上的并行超級(jí)計(jì)算;分層組織的、帶有高速緩存的微處理器群集上的超級(jí)計(jì)算。
20世紀(jì)70年代末期，以向量超級(jí)計(jì)算為主的機(jī)器出現(xiàn)了，如CDCCyber205和Cray-1，其中Cray-1更加流行。80年代初期，大規(guī)模并行處理流行起來，雖然向量計(jì)算的出現(xiàn)使計(jì)算機(jī)性能的提高達(dá)到了指數(shù)級(jí)。但是由于超級(jí)計(jì)算機(jī)的CPU速度已接近其時(shí)鐘速度的物理極限，所以，要繼續(xù)提高性能也就意味著必須投入多個(gè)CPU來同時(shí)為一個(gè)程序工作，人們將大量小的處理單元用互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)連接起來，成為大規(guī)模并行處理系統(tǒng)。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，超級(jí)計(jì)算機(jī)越來越多的采用集群技術(shù)，采用標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將商業(yè)市場(chǎng)所支持的少數(shù)功能強(qiáng)大、經(jīng)濟(jì)高效的機(jī)器結(jié)合在一起的系統(tǒng)。將已建立的一些標(biāo)準(zhǔn)單處理器工作站網(wǎng)，經(jīng)過多處理器工作站之間的協(xié)調(diào)，來解決單一問題，從而得到了全面的超級(jí)計(jì)算機(jī)性能并將群集計(jì)算帶入了超級(jí)計(jì)算領(lǐng)域。
3. 超級(jí)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用
超級(jí)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用十分廣泛， 其主要包括計(jì)算密集型(如大規(guī)模工程計(jì)算和數(shù)值擬)、數(shù)據(jù)密集型(如數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)采集)以及通信密集型(如協(xié)同工作和遠(yuǎn)程遙控)三個(gè)方面。超級(jí)計(jì)算機(jī)的進(jìn)步極大地推動(dòng)了這些應(yīng)用的發(fā)展; 反之， 這些應(yīng)用領(lǐng)域不斷出現(xiàn)的新需求又直接地刺激了超級(jí)計(jì)算機(jī)的研究與開發(fā)。
今天的超級(jí)計(jì)算機(jī)可以確保核武器庫的安全、預(yù)測(cè)天氣、設(shè)計(jì)更安全的節(jié)能汽車、繪制DNA圖譜、探索宇宙，甚至設(shè)計(jì)新型薯片。每秒峰值運(yùn)算速度11萬億次的曙光4000A超級(jí)服務(wù)器在在上海運(yùn)轉(zhuǎn)著，截至目前，這臺(tái)國內(nèi)運(yùn)算速度最快的計(jì)算機(jī)已成功運(yùn)行了天氣預(yù)報(bào)、石油地震資料處理、核能開發(fā)利用、計(jì)算流體力學(xué)、基因與蛋白分析和材料科學(xué)領(lǐng)域的30多項(xiàng)應(yīng)用，表現(xiàn)出強(qiáng)大的科學(xué)計(jì)算、事務(wù)處理和信息服務(wù)能力。美國軍方安裝一臺(tái)Roadrunner計(jì)算機(jī)，主要用于運(yùn)算分析美軍方機(jī)密軍事數(shù)據(jù)，如核武器及其它軍事戰(zhàn)略數(shù)據(jù)，并模仿核戰(zhàn)爭(zhēng)爆發(fā)后對(duì)人類生存環(huán)境的破壞情況[4]。對(duì)氣候研究人員來說，超級(jí)計(jì)算機(jī)能幫助他們研究全球變暖。超級(jí)計(jì)算機(jī)能產(chǎn)生氣候模式，預(yù)測(cè)未來50-100年的氣候。
4. 中國超級(jí)計(jì)算機(jī)的發(fā)展
我國第一臺(tái)被命名為“銀河”的億次巨型電子計(jì)算機(jī)1983年在中國國防科技大學(xué)誕生，宣告中國能夠獨(dú)立設(shè)計(jì)和制造巨型機(jī);2004年6月22日，曙光4000A在的全球高性能計(jì)算機(jī)TOP500中，以每秒11萬次的峰值速度和80610億次Linpack計(jì)算值位列全球第十，這是中國超級(jí)計(jì)算機(jī)第一次進(jìn)入全球TOP500的前十名，從那時(shí)起，中國成為繼美、日之后第三個(gè)跨越10萬億次計(jì)算機(jī)研發(fā)、應(yīng)用的國家[3]。在2008年11月的TOP500中，曙光5000A以峰值速度230萬億次、Linpack測(cè)試值180萬億次再次躋身世界超級(jí)計(jì)算機(jī)前十，這一成績(jī)讓中國成為世界上第二個(gè)可以研發(fā)生產(chǎn)超百萬一次超級(jí)計(jì)算機(jī)的國家。2010年11月，國防科大研制的天河一號(hào)以每秒4.7千萬億次的峰值速度，登上超級(jí)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的世界之巔;2013年6月17日天河二號(hào)又以5.49億億次再登世界超算之巔;而就在最近的11月20日，天河二號(hào)超級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，以超過第二名近一倍的浮點(diǎn)運(yùn)算性能再次位居榜首，蟬聯(lián)世界超算冠軍。讓人不得不感嘆超級(jí)計(jì)算機(jī)的“中國速度”。
5.超級(jí)計(jì)算機(jī)前景
原來全球超級(jí)計(jì)算機(jī)排名中，多數(shù)接近最高的計(jì)算機(jī)室由普通電腦硬盤連同新奇的軟件組成。但現(xiàn)在情況不同了，一些系統(tǒng)開始決定這些排名。從近年的超級(jí)計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢(shì)可看出，MPP 結(jié)構(gòu)仍是主流體系結(jié)構(gòu)， SSMP 成為開發(fā)熱點(diǎn)，向量機(jī)繼續(xù)發(fā)展，NOW 結(jié)構(gòu)前景廣闊。
當(dāng)今世界，一個(gè)國家的超級(jí)計(jì)算技術(shù)的水平，不僅體現(xiàn)了一個(gè)國家計(jì)算機(jī)技術(shù)的能力，更是國家尊嚴(yán)和國力的表現(xiàn)，是國家綜合實(shí)力的重要指標(biāo)之一。超級(jí)計(jì)算機(jī)是一個(gè)國家科研實(shí)力的體現(xiàn)，它對(duì)國家安全，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展具有舉足輕重的意義。如何利用超級(jí)計(jì)算機(jī)來為我們的工業(yè)、科研和學(xué)術(shù)等領(lǐng)域服務(wù)已經(jīng)成為我們今后研究發(fā)展的一個(gè)重要課題。我國超級(jí)計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用的發(fā)展為我國走科技強(qiáng)國之路提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)和保證。
參考文獻(xiàn)：
[1] 曹來發(fā).超級(jí)計(jì)算機(jī)[J].科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2005，15(7)： 封二，240.
[2] 盛艷.淺談當(dāng)前世界上的超級(jí)計(jì)算機(jī)[J].光盤技術(shù)，2009，(1)：8.
[3] 吳細(xì)花，李鋒. 超級(jí)計(jì)算機(jī)的現(xiàn)狀、應(yīng)用及展望[J].科技創(chuàng)業(yè)，2006(10)：94-95.
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