高性能計(jì)算機(jī)精選(九篇)

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第1篇：高性能計(jì)算機(jī)范文

摘要：隨著我國高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能的不斷提升，如何更好的保障高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的精確成為了當(dāng)前研究的重要問題，尤其體現(xiàn)在現(xiàn)行計(jì)算機(jī)研制過程中。為此，本文研究探討高性能計(jì)算機(jī)可靠性現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢相關(guān)問題，首先從高性能計(jì)算機(jī)可靠性現(xiàn)狀分析出發(fā)，包括避錯(cuò)技術(shù)、靜態(tài)冗余、動(dòng)態(tài)冗余以及在線替換，然后對高性能計(jì)算機(jī)未來發(fā)展趨勢從多核處理器的可靠性設(shè)計(jì)、增強(qiáng)的全方位內(nèi)存防護(hù)技術(shù)以及刀片式架構(gòu)的發(fā)展三個(gè)方面進(jìn)行了深入的分析。其寫作的主要目的在于為今后高性能計(jì)算機(jī)更好的發(fā)展奠定一個(gè)具有參考價(jià)值的文獻(xiàn)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：高性能計(jì)算機(jī)；可靠性；發(fā)展趨勢

一、高性能計(jì)算機(jī)可靠性現(xiàn)狀分析

1.1避錯(cuò)技術(shù)

避錯(cuò)技術(shù)是指通過正確的設(shè)計(jì)及人為質(zhì)量控制的方式最大程度上避免系統(tǒng)性故障和減輕計(jì)算機(jī)系統(tǒng)器件失效的問題。其中，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)器件主要和計(jì)算機(jī)質(zhì)量等級(jí)、使用的周邊環(huán)境及溫度、電路規(guī)模、封裝復(fù)雜度等等因素有著密切的聯(lián)系[1]。通過實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及查閱相關(guān)的文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，避錯(cuò)技術(shù)主要可以通過耐環(huán)境設(shè)計(jì)、熱設(shè)計(jì)、降額設(shè)計(jì)、元器件控制等等方面實(shí)現(xiàn)。另外，需要特別注意的是，高性能計(jì)算機(jī)的可靠性設(shè)計(jì)需要盡可能的選取一些可靠的器件，例如高集成度的器件，并減少器件的數(shù)量[2]。

1.2靜態(tài)冗余

靜態(tài)冗余也稱為故障屏蔽技術(shù)，主要是在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)故障的前提之下，通過硬件冗余以及信息冗余的方式在系統(tǒng)故障發(fā)揮效應(yīng)之前消除其不良影響。在當(dāng)前高性能計(jì)算機(jī)的可靠性設(shè)計(jì)中，故障屏蔽技術(shù)被廣泛的運(yùn)用其中。一般而言，靜態(tài)冗余主要包括了[3]部件冗余、數(shù)據(jù)通路冗余、信息冗余。其中，數(shù)據(jù)通路冗余在一定意義上也是一種部件冗余。信息冗余主要是通過在數(shù)據(jù)中附加冗余的信息，從而實(shí)現(xiàn)故障檢測的目的。

1.3動(dòng)態(tài)冗余

動(dòng)態(tài)冗余是一種采取標(biāo)準(zhǔn)模塊完成相關(guān)的配置工作，一旦檢測及診斷出故障發(fā)生的位置，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)就可以很好的對其進(jìn)行重組或者是完成恢復(fù)工作，保障計(jì)算機(jī)正常的運(yùn)行。動(dòng)態(tài)冗余主要包括了故障檢測與診斷、重組技術(shù)、恢復(fù)技術(shù)。其中，故障檢測與診斷的作用是為了確保計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是否存在故障，不但可以脫機(jī)運(yùn)行，也可以聯(lián)機(jī)運(yùn)行。聯(lián)機(jī)運(yùn)行檢測與診斷可以盡可能的提升計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠度，激活動(dòng)態(tài)冗余。重組技術(shù)作為動(dòng)態(tài)冗余的重要實(shí)現(xiàn)步驟，可以有效的防止計(jì)算機(jī)系統(tǒng)失效而產(chǎn)生的各種負(fù)面影響。例如，當(dāng)檢測出不可恢復(fù)性的系統(tǒng)故障時(shí)，借助于系統(tǒng)備用的部件來代替故障的部件，就可以消除系統(tǒng)性故障導(dǎo)致計(jì)算機(jī)運(yùn)行中斷的問題?；謴?fù)技術(shù)主要解決瞬態(tài)故障，是檢測到瞬態(tài)可恢復(fù)故障時(shí)，采用針對性的措施實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。

二、未來發(fā)展趨勢分析

2.1多核處理器的可靠性設(shè)計(jì)

隨著計(jì)算機(jī)處理器集成度的提升、半導(dǎo)體硅尺寸逐漸縮小的進(jìn)程中，由于計(jì)算機(jī)處理器而產(chǎn)生的故障越來越多，大體上包括硬錯(cuò)和軟錯(cuò)兩個(gè)大的方面。另外，由于多核處理器具有多核間共享部件的問題，一個(gè)核的軟錯(cuò)誤往往會(huì)傳遞到其他核中，為此多核處理器的軟錯(cuò)誤更為嚴(yán)重。針對這種現(xiàn)象，迫切需要加強(qiáng)多核處理器的可靠性設(shè)計(jì)，基本的方向包括雙核鎖步執(zhí)行、微回卷、冗余執(zhí)行、芯片級(jí)冗余多線程技術(shù)等等。另外，高性能計(jì)算機(jī)中多核處理器的運(yùn)用，在可靠性方面的挑戰(zhàn)與機(jī)遇是并存的，后期需要加強(qiáng)高性能計(jì)算機(jī)硬件容錯(cuò)技術(shù)的研發(fā)工作，保障高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)正常的運(yùn)行。

2.2增強(qiáng)的全方位內(nèi)存防護(hù)技術(shù)

就目前來看，內(nèi)存故障在高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)故障中占據(jù)的比例較高，需要加強(qiáng)內(nèi)存方面的故障防護(hù)技術(shù)研發(fā)工作。針對內(nèi)存的軟錯(cuò)及硬錯(cuò)，可以綜合參考各種存儲(chǔ)器容錯(cuò)技術(shù)來提升內(nèi)存的可靠性，例如通過加固存儲(chǔ)器的連接來實(shí)現(xiàn)電氣和機(jī)械的可靠性。此外，部分高性能計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的過程中，還可以借助于內(nèi)存清洗、內(nèi)存?zhèn)浼约皟?nèi)存鏡像等等方式完成處理器的可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)。

2.3刀片式架構(gòu)的發(fā)展

刀片式服務(wù)器泛指在標(biāo)準(zhǔn)高度的架勢機(jī)箱內(nèi)插裝多個(gè)卡式的服務(wù)器單元板，是基于實(shí)現(xiàn)高可靠和高密度的高性能服務(wù)器。在刀片式架構(gòu)中，通常采用的是模塊化的冗余結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇、電源、網(wǎng)絡(luò)、背板等等關(guān)鍵性系統(tǒng)部件的冗余，進(jìn)而消除單點(diǎn)故障，保障高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

三、結(jié)語

隨著我國高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能的不斷提升，如何更好的保障高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)精確的運(yùn)行成為了當(dāng)前研究的重要問題，尤其體現(xiàn)在現(xiàn)行計(jì)算機(jī)研制過程中。一旦發(fā)生故障而使系統(tǒng)無法工作，將會(huì)造成重大經(jīng)濟(jì)或軍事?lián)p失。為此，本文研究探討高性能計(jì)算機(jī)可靠性現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢相關(guān)問題，首先從高性能計(jì)算機(jī)可靠性現(xiàn)狀分析出發(fā)，然后對高性能計(jì)算機(jī)未來發(fā)展趨勢進(jìn)行了深入的分析。其寫作的主要目的在于為今后高性能計(jì)算機(jī)更好的發(fā)展奠定一個(gè)具有參考價(jià)值的文獻(xiàn)基礎(chǔ)。（作者單位：池州學(xué)院）

參考文獻(xiàn)：

[1]王俊超，彭濤，馮光柳.曙光高性能計(jì)算機(jī)在數(shù)值預(yù)報(bào)模式中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2014，10：178-181.

第2篇：高性能計(jì)算機(jī)范文

關(guān)鍵詞:高性能計(jì)算機(jī)；計(jì)算速度；高端計(jì)算

1、高性能計(jì)算機(jī)與大眾生活息息相關(guān)

1.1對制造業(yè)的推動(dòng):我國是一個(gè)制造業(yè)大國，高性能計(jì)算在制造業(yè)的廣泛使用，不僅可以幫助工程師在設(shè)計(jì)階段更科學(xué)地計(jì)算材料強(qiáng)度，更合理地選擇和使用材料，設(shè)計(jì)出更符合空氣和流體動(dòng)力學(xué)原理和人體工程的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和外形，而且可以在仿真基礎(chǔ)上全面規(guī)劃整個(gè)制造過程，有效提高產(chǎn)品制造的質(zhì)量和產(chǎn)量。高性能計(jì)算的全數(shù)字化設(shè)計(jì)制造環(huán)境在縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期、節(jié)能降耗、降低污染、提高產(chǎn)品質(zhì)量方面的作用不可限量。

1.2 對網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)的影響:在網(wǎng)絡(luò)日益普及的今天，我們已經(jīng)漸漸習(xí)慣于從網(wǎng)上獲得信息和服務(wù)，但是同時(shí)也經(jīng)常為服務(wù)響應(yīng)速度的遲緩而煩惱。要面對數(shù)千萬、數(shù)億用戶的訪問請求，服務(wù)器必須有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)吞吐和處理能力。這又是高性能計(jì)算機(jī)發(fā)揮作用的舞臺(tái)。高性能服務(wù)器每秒種可以處理數(shù)千萬乃至數(shù)億次服務(wù)請求，及時(shí)提供用戶所需要的信息和服務(wù)，保證服務(wù)質(zhì)量。

2、國內(nèi)外高端計(jì)算發(fā)展現(xiàn)狀

2．1國內(nèi)高端計(jì)算機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀：根據(jù)中國軟件行業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)學(xué)軟件分會(huì)2003年11月份公開的2003年中國高性能計(jì)算機(jī)TOP100排行榜最新統(tǒng)計(jì)，我國高端計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的總計(jì)算能力在19.56TF/s峰值左右。 我國高端計(jì)算機(jī)系統(tǒng)研制開始于20世紀(jì)70年代中后期，大體經(jīng)歷了3個(gè)主要發(fā)展階段：第一階段從70年代中后期到80年代中期，主要以研制大型向量系統(tǒng)為主(以銀河I為代表)；第二階段從80年代中后期到90年代末，主要以研制大規(guī)模并行系統(tǒng)為主(以神威I為代表)；第三階段從90年代中期起，主要以研制大規(guī)模機(jī)群系統(tǒng)為主(以曙光機(jī)為代表)。目前，參與高端計(jì)算機(jī)研制的單位已經(jīng)從科研院所發(fā)展到企業(yè)界。

進(jìn)入新世紀(jì)，隨著研制高端計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的諸多關(guān)鍵技術(shù)被攻克(尤其是機(jī)群技術(shù))，我國自行研制的高端計(jì)算機(jī)系統(tǒng)已開始形成自己的品牌系列和一定的市場規(guī)模，其發(fā)展呈現(xiàn)星火燎原之勢頭。近兩年，隨著“神威”、“銀河”、“曙光”、“深騰”、“天梭”等一批知名產(chǎn)品的出現(xiàn)，使我國成為繼美、日之后第三個(gè)具備高端計(jì)算機(jī)系統(tǒng)研制能力的國家，被譽(yù)為世界未來高端計(jì)算市場的“第三股力量”。根據(jù)中國軟件行業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)學(xué)軟件分會(huì)2003年11月份公開的2003年中國高性能計(jì)算機(jī)TOP100排行榜最新統(tǒng)計(jì)，我國高端計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的總計(jì)算能力在19.56TF/s峰值左右。

2．2 國外高端計(jì)算機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀“21世紀(jì)，高端計(jì)算技術(shù)已成為衡量一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)技術(shù)綜合實(shí)力的重要標(biāo)志，它對國民經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展、國家安全和國防現(xiàn)代化建設(shè)具有重要意義。以美國和日本為代表的發(fā)達(dá)國家十分重視高端計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的研制及其應(yīng)用技術(shù)的開發(fā)。根據(jù)全球?qū)嵱贸?jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)最新排行榜的統(tǒng)計(jì)分析，目前國際上已經(jīng)有242臺(tái)系統(tǒng)的Linpack實(shí)測性能超過1萬億次/秒(2003年12月前只有131臺(tái))；500強(qiáng)系統(tǒng)的總性能為813TF/(2003年12月前為528TF/s)；排行榜中“最慢”系統(tǒng)(第500臺(tái)機(jī)器)的速度為624GF/s(2003年12月前為40314GF/s)；現(xiàn)在500強(qiáng)系統(tǒng)的主流結(jié)構(gòu)是Cluster，Constellations和MPP三種結(jié)構(gòu)類型。所有系統(tǒng)分布在世界上35個(gè)國家和地區(qū)，美、日、德、英等發(fā)達(dá)國家占了80%的計(jì)算資源，其中僅美國就安裝了255臺(tái)，占總性能的56%；并且500臺(tái)系統(tǒng)中的91%是由美國制造的，所有這些數(shù)據(jù)均表明美國在高端計(jì)算機(jī)的使用和生產(chǎn)方面仍然保持著絕對的領(lǐng)先優(yōu)勢。

3、高端計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢

國外高端計(jì)算系統(tǒng)今后的開發(fā)熱點(diǎn)是計(jì)算速度為十萬億次/秒左右的系統(tǒng)，中期目標(biāo)是百萬億次秒，長期目標(biāo)是千萬億次/秒甚至更高。未來國際高端計(jì)算的發(fā)展將呈現(xiàn)以下趨勢：隨著高性能計(jì)算向高效能服務(wù)轉(zhuǎn)變，超級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)追求的目標(biāo)也將從/高性能走向“高效能”。按美國DARPAHPCS計(jì)劃說明，High productivity的綜合含義是指提高超級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的計(jì)算性能、可編程性、可移植性和魯棒性，同時(shí)努力降低系統(tǒng)的開發(fā)、運(yùn)行及維護(hù)成本。HPCS計(jì)劃表明，超級(jí)計(jì)算機(jī)要想保持快速發(fā)展勢頭，必須要有本質(zhì)的變化，即必須采用先進(jìn)技術(shù)，平衡各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高可靠性、高可用性、高可維性、高安全性和低功耗。

4、高性能計(jì)算機(jī)發(fā)展任重道遠(yuǎn)

4.1 應(yīng)用軟件匱乏:我國長期以來存在的重硬件、輕軟件的現(xiàn)象在高性能計(jì)算領(lǐng)域格外突出，影響更大。對于高性能計(jì)算機(jī)而言，缺乏合適的應(yīng)用軟件就根本無法開展相應(yīng)的應(yīng)用，也無法吸引用戶來使用高性能計(jì)算機(jī)。高性能計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的應(yīng)用軟件專業(yè)性強(qiáng)，價(jià)格昂貴，國內(nèi)應(yīng)用部門每年都花費(fèi)大量經(jīng)費(fèi)，采購應(yīng)用軟件，但是這種采購一般是分散進(jìn)行的，缺少相互協(xié)調(diào)，因此國家整體布局還不盡合理，有些軟件多個(gè)部門重復(fù)采購，而另一些急需的軟件又沒人購買。

4.2 資源分布不均勻:國內(nèi)高性能計(jì)算機(jī)主要分布在科研院所、大學(xué)以及石油勘探、氣象預(yù)報(bào)等應(yīng)用部門，地域分布也不均勻。資源分布的不均勻和資源訪問的困難，使得不少高性能計(jì)算的潛在用戶放棄了應(yīng)用的打算。在經(jīng)濟(jì)效益不夠好的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)尤其如此。這種資源分布的不均勻性一方面使需要資源的用戶難以獲得資源，另一方面也造成寶貴資源的閑置和浪費(fèi)。

結(jié)語

我國的高性能計(jì)算事業(yè)必須走可持續(xù)均衡發(fā)展的道路。高性能計(jì)算是昂貴的，不僅有設(shè)備的初始投入，而且有場地條件、電力消耗、運(yùn)行維護(hù)和人員隊(duì)伍建設(shè)等多種費(fèi)用。因此，一定要切實(shí)從應(yīng)用需求出發(fā)，大力促進(jìn)應(yīng)用的進(jìn)步，以此推動(dòng)高性能計(jì)算的發(fā)展。強(qiáng)調(diào)應(yīng)用需求牽引并不是忽視技術(shù)的推動(dòng)作用。技術(shù)的進(jìn)步可以創(chuàng)造新的應(yīng)用，調(diào)動(dòng)新的應(yīng)用需求。網(wǎng)格以其資源共享、協(xié)同工作的固有能力和網(wǎng)格服務(wù)的形式，支持用戶共享使用Internet中的各類資源；網(wǎng)格允許用戶克服地理的障礙，更便捷地獲得高性能計(jì)算的能力；網(wǎng)格簡化高性能計(jì)算機(jī)的使用方式，使更多的普通用戶能夠利用高性能計(jì)算機(jī)的能力去解決過去難以解決的問題，擴(kuò)大了高性能計(jì)算機(jī)的應(yīng)用范圍。需要強(qiáng)調(diào)的是，高性能計(jì)算的技術(shù)創(chuàng)新有賴于國家持續(xù)的支持，以保證足夠的研究經(jīng)費(fèi)和一支高水平精干的研究隊(duì)伍。高性能計(jì)算人才的培養(yǎng)是一項(xiàng)長期的艱巨任務(wù)，不僅要通過改革高校的學(xué)科劃分和專業(yè)設(shè)置來加強(qiáng)高性能計(jì)算復(fù)合型人才的培養(yǎng)，還要通過應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)，培養(yǎng)和鍛煉各個(gè)行業(yè)與領(lǐng)域熟悉高性能計(jì)算的人才，只有這樣才能真正保證高性能計(jì)算及應(yīng)用的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn):

第3篇：高性能計(jì)算機(jī)范文

“事實(shí)上，星云的變化，是曙光和國家超算深圳中心協(xié)商后，人為主動(dòng)地降低的?！笔锕飧笨偛寐櫲A向記者透露，星云今年被一拆為二，一部分面向傳統(tǒng)科學(xué)計(jì)算和高性能計(jì)算，另一部分則在拆分的同時(shí)，去除了一些加速部件，增添了一些靈活通用、面向分布式網(wǎng)絡(luò)的部件，做好了迎接云計(jì)算應(yīng)用的準(zhǔn)備。

這一變化體現(xiàn)了曙光的未來策略的轉(zhuǎn)變?！笆锕饨衲旰苤匾墓ぷ?，是在維持原有高性能計(jì)算領(lǐng)先優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，大力推廣云計(jì)算?！甭櫲A說。

不過，高性能計(jì)算機(jī)與云計(jì)算集群能夠很容易地轉(zhuǎn)換么？

高性能計(jì)算機(jī)也能做云計(jì)算

“確實(shí)有一種觀點(diǎn)認(rèn)為，高性能計(jì)算機(jī)不能用來做云計(jì)算?！甭櫲A對高性能計(jì)算機(jī)和云計(jì)算的集群系統(tǒng)進(jìn)行了比較：“傳統(tǒng)意義上的高性能計(jì)算機(jī)，其節(jié)點(diǎn)間的耦合非常緊密。而云計(jì)算的集群系統(tǒng)耦合比較松散。但是，從技術(shù)角度來看，松耦合的系統(tǒng)想改進(jìn)成緊耦合系統(tǒng)是非常難的事情，而緊耦合系統(tǒng)按照松耦合的系統(tǒng)來使用，在技術(shù)上不存在任何障礙?！?/p>

今天，高性能計(jì)算和云計(jì)算在技術(shù)上已經(jīng)有很多共同點(diǎn)，云計(jì)算很多技術(shù)，尤其是基礎(chǔ)架構(gòu)方面的技術(shù)，其實(shí)是對高性能計(jì)算機(jī)技術(shù)的延伸?！白钤绲母咝阅苡?jì)算機(jī)為了讓耦合度更緊密，需要采用專用部件、網(wǎng)絡(luò)。發(fā)展到通用集群架構(gòu)之后，不再像傳統(tǒng)大型機(jī)一樣需要將整個(gè)系統(tǒng)整合到一臺(tái)設(shè)備中，與云計(jì)算所用的集群技術(shù)重合度越來越高?！甭櫲A表示，曙光在高性能計(jì)算方面的很多技術(shù)積累完全可以應(yīng)用在今天的云計(jì)算系統(tǒng)上。當(dāng)然，也有一些虛擬化方面的技術(shù)、分布式網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)是與云計(jì)算一同出現(xiàn)的。

同時(shí)，高性能計(jì)算機(jī)也開始面臨一些新的問題。“計(jì)算能力充足之后，高性能計(jì)算機(jī)也要解決I/O墻的問題，因此也衍生出了高吞吐計(jì)算機(jī)的概念。今天，高性能計(jì)算機(jī)也需要解決進(jìn)行大量數(shù)據(jù)交換的問題。這些恰恰是云計(jì)算主要面對的問題?！甭櫲A表示，從這一發(fā)展過程來看，高性能計(jì)算機(jī)在技術(shù)角度上完全可以在未來承擔(dān)云計(jì)算的任務(wù)。只不過，高性能計(jì)算機(jī)成本更為高昂，從運(yùn)營角度來看，所付出的成本等代價(jià)過高。因此，高性能計(jì)算機(jī)與云計(jì)算集群系統(tǒng)依然需要各司其職。

要為應(yīng)用做計(jì)算機(jī)

未來，高性能計(jì)算也會(huì)出現(xiàn)不同的分支?！皞鹘y(tǒng)科學(xué)計(jì)算中，有一類問題的特點(diǎn)是計(jì)算規(guī)模非常龐大、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)度比較低，像氣象問題等。這些計(jì)算以后會(huì)更加趨向于通過專門的加速器來進(jìn)行加速。另一類是一些傳統(tǒng)工程計(jì)算，這些計(jì)算往往涉及到一些大型商業(yè)軟件，因此系統(tǒng)架構(gòu)不會(huì)發(fā)生太大變化。”聶華說。

“與專用計(jì)算機(jī)相比，我們設(shè)計(jì)過的最難高性能計(jì)算機(jī)恰恰是為上海超算中心設(shè)計(jì)的更通用的計(jì)算機(jī)。”說到架設(shè)云計(jì)算系統(tǒng)和高性能計(jì)算系統(tǒng)的不同，聶華半開玩笑地舉例：“針對特定應(yīng)用開發(fā)的專用系統(tǒng)，只需要某一方面的性能足夠強(qiáng)。但上海超算這樣的系統(tǒng)對各個(gè)方面的指標(biāo)都有要求，即使只有1%的應(yīng)用對某項(xiàng)指標(biāo)有要求，也需要達(dá)到這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)?！?/p>

面向云計(jì)算的系統(tǒng)，其指標(biāo)要求和高性能計(jì)算不盡相同。而且，高性能計(jì)算還可以靠雖然未必全面，但大家普遍認(rèn)可的Linpack標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行衡量，但云計(jì)算還沒有這樣一個(gè)可以讓大家普遍接受的衡量標(biāo)準(zhǔn)。

“云計(jì)算最重要的是什么？有人說是運(yùn)營成本，有人說是易用性、方便性、彈性，目前還沒有找到一個(gè)最具參考性、最有效的指標(biāo)。只是在某一方面有一些標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)，例如，對能耗，有QUE這一指標(biāo)進(jìn)行衡量。一個(gè)行業(yè)普遍認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)不是短期內(nèi)能出現(xiàn)的。實(shí)際上，沒有一個(gè)應(yīng)用的過程，你很難去總結(jié)出這樣一個(gè)指標(biāo)，也很難進(jìn)行針對性的提升。”聶華說。

第4篇：高性能計(jì)算機(jī)范文

關(guān)鍵詞：高性能計(jì)算 加速比 性能評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)：TP31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）07（b）-0014-03

不同應(yīng)用領(lǐng)域的科學(xué)程序使用的算法不同，對高性能計(jì)算系統(tǒng)的要求也有所不同。比如，通信密集型的算法對機(jī)器的網(wǎng)絡(luò)性能要求較高，計(jì)算密集型的算法對處理器性能要求較高。面對眾多的高性能計(jì)算系統(tǒng)，如何評(píng)測和選擇適合氣象數(shù)值天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)應(yīng)用的高性能計(jì)算系統(tǒng)是必須解決的問題。

1 HPC系統(tǒng)性能評(píng)測指標(biāo)

在評(píng)測高性能計(jì)算系統(tǒng)時(shí)，有以下4種基本性能指標(biāo)[1] ：系統(tǒng)規(guī)模、系統(tǒng)峰值、網(wǎng)絡(luò)帶寬和網(wǎng)絡(luò)延遲，表1給出了高性能計(jì)算系統(tǒng)基本性能參數(shù)。對于高性能計(jì)算應(yīng)用的性能評(píng)價(jià)，則還有計(jì)算規(guī)模、計(jì)算時(shí)間、計(jì)算效率、并行加速比等評(píng)價(jià)指標(biāo)。

高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本參數(shù)指標(biāo)，往往回答不了用戶關(guān)心的問題。而且，由于處理器結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)層次結(jié)構(gòu)、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞鹊牟町悾到y(tǒng)規(guī)模、系統(tǒng)峰值、網(wǎng)絡(luò)帶寬與延遲等單一性能指標(biāo)也確實(shí)難以表征系統(tǒng)的綜合性能，因此需要進(jìn)一步作高性能計(jì)算系統(tǒng)的綜合性能評(píng)測。

2 HPC系統(tǒng)性能評(píng)測方法

高性能計(jì)算系統(tǒng)性能評(píng)測方法主要包括基準(zhǔn)測試和實(shí)際工作負(fù)載驅(qū)動(dòng)測試兩類?；鶞?zhǔn)測試[2]是指利用業(yè)界開發(fā)的多種基準(zhǔn)測試程序來測試高性能計(jì)算系統(tǒng)的性能指標(biāo)，一般都是針對系統(tǒng)某方面或某分系統(tǒng)性能進(jìn)行測試，反映系統(tǒng)某一特定方面的性能指標(biāo)?；鶞?zhǔn)測試程序是用戶理解系統(tǒng)性能比較直接的方式。作基準(zhǔn)測試程序時(shí)，還需要考慮數(shù)據(jù)集以及運(yùn)行規(guī)模等方面的問題。

在性能評(píng)測中實(shí)際工作負(fù)載驅(qū)動(dòng)測試也是一個(gè)極其重要的測評(píng)指標(biāo)。實(shí)際工作負(fù)載驅(qū)動(dòng)測試[3]是指采用用戶自己的業(yè)務(wù)應(yīng)用程序進(jìn)行實(shí)際的測試。通常高性能計(jì)算機(jī)的峰值性能與實(shí)際應(yīng)用/實(shí)測可獲得的性能仍然存在很大的差異。峰值性能是指在理想情況下計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可獲得的最高理論性能值，它不能反應(yīng)系統(tǒng)的實(shí)際性能。在性能測評(píng)中實(shí)際工作負(fù)載驅(qū)動(dòng)測試是一個(gè)極其重要的測評(píng)指標(biāo)。

3 系統(tǒng)性能評(píng)測方案設(shè)計(jì)

氣象數(shù)值預(yù)報(bào)是高性能計(jì)算應(yīng)用的一個(gè)傳統(tǒng)領(lǐng)域，復(fù)雜的氣候三維模型對高性能計(jì)算有著巨大需求。省級(jí)氣象行業(yè)的主流數(shù)值預(yù)報(bào)模式的類型主要有中尺度非靜力格點(diǎn)模式MM5（Mesoscale Model5）、WRF（Weather Research and Forecasting）、中國新一代數(shù)值預(yù)報(bào)模式GRAPES（Global/Regional Assimilation and Prediction Enhanced System）以及區(qū)域氣候模式RegCM等等。這些氣象數(shù)值預(yù)報(bào)模式的特點(diǎn)是計(jì)算量巨大、通訊極為密集、實(shí)時(shí)性強(qiáng)，因此在測試方案設(shè)計(jì)上，需要重點(diǎn)關(guān)注并測試高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的高性能浮點(diǎn)處理能力、高性能網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和系統(tǒng)的高穩(wěn)定性這3個(gè)主要方面。

在建設(shè)氣象高性能計(jì)算系統(tǒng)過程中，采用了以實(shí)際數(shù)值預(yù)報(bào)模式測試為主、基準(zhǔn)測試為輔的綜合測試方案。充分了解氣象應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Ω咝阅苡?jì)算系統(tǒng)的需求，利用實(shí)際工作應(yīng)用程序進(jìn)行測試更有針對性，更具實(shí)用價(jià)值，為氣象部門購買高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供依據(jù)。各項(xiàng)測試分為非優(yōu)化測試和優(yōu)化測試。非優(yōu)化測試便于考察集群對原代碼的適應(yīng)性。優(yōu)化測試可以讓廠家充分展示機(jī)器潛在性能的機(jī)會(huì)，在測試廠家的技術(shù)實(shí)力的同時(shí)，也獲得廠家的優(yōu)化代碼，以便有效地構(gòu)建滿足特定應(yīng)用需求的高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

氣象高性能計(jì)算系統(tǒng)測評(píng)方案具體分為應(yīng)用測試、基準(zhǔn)測試、功能測試和測試題4個(gè)部分。通過對兩個(gè)氣候和氣象預(yù)報(bào)模式的測試，來驗(yàn)證和確定廠家的高性能計(jì)算機(jī)是否適合氣象數(shù)值預(yù)報(bào)目標(biāo)系統(tǒng)的性能規(guī)模和內(nèi)存配置；利用基準(zhǔn)測試程序來測試系統(tǒng)的相關(guān)性能指標(biāo)，如單CPU性能、I/O速度、結(jié)點(diǎn)互連網(wǎng)速度、通信延遲、內(nèi)存帶寬等等。

4 系統(tǒng)性能評(píng)測結(jié)果分析

4.1 測量時(shí)間分析

時(shí)間是高性能計(jì)算機(jī)性能測量的主要標(biāo)準(zhǔn)。測量某一任務(wù)所花的全部時(shí)間稱響應(yīng)時(shí)間。響應(yīng)時(shí)間[4]也稱墻鐘時(shí)間或周轉(zhuǎn)時(shí)間。響應(yīng)時(shí)間=CPU時(shí)間（用戶+系統(tǒng)）+ I/O時(shí)間+通信時(shí)間。一個(gè)程序的CPU時(shí)間包含用戶CPU時(shí)間（執(zhí)行程序的時(shí)間）和系統(tǒng)CPU時(shí)間（操作系統(tǒng)的開銷）。系統(tǒng)性能對應(yīng)于響應(yīng)時(shí)間，而CPU性能對應(yīng)于用戶CPU時(shí)間。

從實(shí)際業(yè)務(wù)運(yùn)行時(shí)間與峰值速度的比較圖1中可以看到：高性能計(jì)算機(jī)的峰值性能與業(yè)務(wù)實(shí)際應(yīng)用可獲得的性能存在較大的差異。如圖1中所示，公司B的HPC系統(tǒng)運(yùn)行提供的實(shí)際業(yè)務(wù)應(yīng)用模式所需的墻鐘時(shí)間是最少的，但是它的理論峰值速度卻不是最高的。相反，公司C的理論峰值速度很高，但是運(yùn)行實(shí)際業(yè)務(wù)程序所需的時(shí)間卻較長。

第5篇：高性能計(jì)算機(jī)范文

“頂天”更要“立地”

很多高性能計(jì)算機(jī)的從業(yè)者已經(jīng)淡化了對“運(yùn)算速度”的追求。曙光4000A速度超過每秒10萬億次時(shí)，盡管外界給予了眾多的掌聲，但該產(chǎn)品的主要研發(fā)者孫凝暉心情非常平靜。他說，應(yīng)用才是更大的挑戰(zhàn)。采訪中，他說中科院計(jì)算所系統(tǒng)結(jié)構(gòu)研究所未來的重點(diǎn)是做“普及大眾的計(jì)算機(jī)”，怎樣把高性能計(jì)算機(jī)的成本降下來、穩(wěn)定性提高、功耗降低、管理更方便，這是比提高運(yùn)算速度更難的事。

孫凝暉說，高性能計(jì)算機(jī)的發(fā)展可分為三個(gè)階段: 第一階段是打破“玻璃房子”，國外不再對中國實(shí)行禁運(yùn)；第二是高性能機(jī)要產(chǎn)業(yè)化，走下神壇；第三階段是“普及化”，希望一些科研和設(shè)計(jì)人員的桌面上能裝一個(gè)高性能計(jì)算機(jī)。

中國經(jīng)濟(jì)的體制結(jié)構(gòu)正在發(fā)生轉(zhuǎn)變，粗放型的經(jīng)濟(jì)增長模式正在萎縮，取而代之的，是越來越多地依靠科技研發(fā)和原創(chuàng)設(shè)計(jì)商業(yè)機(jī)會(huì)，這意味著普通的商業(yè)用戶對高性能計(jì)算機(jī)的需求會(huì)增多。

在曙光公司的規(guī)劃里，2008年將研制出運(yùn)算速度達(dá)到每秒百萬億次的高性能計(jì)算機(jī)。但曙光總裁歷軍坦率地對記者說，讓他更高興的是，到今年10月份為止，曙光高性能機(jī)器已經(jīng)賣了290多套。“‘衛(wèi)星’（指運(yùn)算速度在世界水平的高性能計(jì)算機(jī)）要放，因?yàn)槟菢涌梢蕴岣咂放频恼J(rèn)可度，但最為重要的是，產(chǎn)品賣得好，企業(yè)能活下去，能賺錢?！?/p>

“運(yùn)算速度進(jìn)入T0P 500的那些機(jī)器，如同高性能計(jì)算機(jī)的‘塔尖’，沒有廣泛應(yīng)用的‘塔身’和‘塔基’，這個(gè)塔是搖搖欲墜的?！蓖醵鳀|說，我國高性能計(jì)算機(jī)一定要重視應(yīng)用。

“頂天立地”是我國高性能計(jì)算機(jī)發(fā)展的指導(dǎo)思想，是指企業(yè)在技術(shù)上要“頂天”，以技術(shù)發(fā)展為先導(dǎo)，立足技術(shù)領(lǐng)先；應(yīng)用上要“立地”，將技術(shù)融入實(shí)際應(yīng)用的解決方案中。

相對“頂天”，國產(chǎn)高性能計(jì)算機(jī)的“立地”更難。

“國外品牌進(jìn)入銀行、電信等領(lǐng)域比較早，經(jīng)驗(yàn)很豐富，而且很多軟件就是IBM、HP等公司與其他軟件公司聯(lián)合開發(fā)的，所以國產(chǎn)高性能服務(wù)器要進(jìn)入銀行等金融市場非常難?！甭?lián)想集團(tuán)首席科學(xué)家祝明發(fā)分析說，這種狀況形成了“蛋生雞和雞生蛋”的怪圈，因?yàn)閲a(chǎn)品牌在實(shí)際上運(yùn)用少，發(fā)展比較緩慢；發(fā)展得慢，用戶信任度低，國內(nèi)品牌在實(shí)際使用中就越少。

當(dāng)然，國產(chǎn)品牌在商業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用也并非毫無優(yōu)勢。河南漯河市公安局經(jīng)過比較，2004年開始采用了天梭TS20000系統(tǒng)，2005年10月多個(gè)關(guān)鍵應(yīng)用正式在浪潮天梭TS20000系統(tǒng)中運(yùn)行。漯河市公安局通訊科張居輝科長在接受采訪時(shí)說，在綜合比較國外品牌和國內(nèi)品牌的高性能服務(wù)器之后，發(fā)現(xiàn)國外品牌的造價(jià)太高，遠(yuǎn)超過了原先的預(yù)算，而且機(jī)器系統(tǒng)復(fù)雜，該局現(xiàn)有的技術(shù)人員恐怕維護(hù)起來有一點(diǎn)吃力，如果請國外公司來維護(hù)，費(fèi)用又是一大筆錢。浪潮的天梭在這兩方面比較有優(yōu)勢。而且從業(yè)務(wù)應(yīng)用上看，也夠用了。

依靠價(jià)格“立地”是中國很多IT產(chǎn)品跟國外品牌搶市場的法寶之一，但最后能制勝，還得靠質(zhì)量和提供符合客戶需求的應(yīng)用。高性能計(jì)算機(jī)也不例外。

模式要?jiǎng)?chuàng)新

由于受到資金、應(yīng)用水平等因素的限制，中國高性能計(jì)算曾經(jīng)長期盤踞在以政府主導(dǎo)比較集中的能源、氣象、政府等領(lǐng)域。讓更多的普通用戶應(yīng)用高性能計(jì)算，讓高性能計(jì)算平民化，一直以來是業(yè)內(nèi)專家學(xué)者和用戶多方所提倡的。

但用戶之間的經(jīng)濟(jì)實(shí)力、應(yīng)用需求是千差萬別的，讓他們都通過自行購買高性能計(jì)算產(chǎn)品來用上高性能計(jì)算是不切實(shí)際的。即使都來購買，目前也存在著資源分散、應(yīng)用效率不高的弊病。而將高性能計(jì)算作為一種公共服務(wù)，立足高性能計(jì)算應(yīng)用需求集中的某一地域，面向地區(qū)性用戶提供這種公共服務(wù)的機(jī)構(gòu)平臺(tái)的出現(xiàn)，為高性能計(jì)算的平民化開創(chuàng)了一種新的模式。作為上海信息港主體工程之一，由上海市政府投資建設(shè)，坐落于浦東張江高科技開發(fā)園區(qū)內(nèi)的上海超級(jí)計(jì)算中心，已經(jīng)成為了這種模式應(yīng)用探索的一面旗幟。

上海超級(jí)計(jì)算中心（SSC）成立于2000年12月，是中國第一個(gè)面向社會(huì)開放、資源共享的高性能計(jì)算公共服務(wù)平臺(tái)。上海超級(jí)計(jì)算中心自投入運(yùn)行以來，本著隨需應(yīng)變、合作共贏的理念，為上海各行業(yè)提供了大量的高性能計(jì)算應(yīng)用服務(wù)，在氣象預(yù)報(bào)、藥物設(shè)計(jì)、生命科學(xué)、汽車、新材料、土木工程、物理、化學(xué)、航空、航天、船舶等10個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域取得了一批重大成果，充分發(fā)揮了公共服務(wù)平臺(tái)的重要作用。2004年上海超級(jí)計(jì)算中心引進(jìn)了峰值速度超過10萬億次/秒的“曙光4000A”高性能計(jì)算機(jī)，更是實(shí)現(xiàn)了中心高性能計(jì)算研發(fā)與應(yīng)用雙跨越。

上海超級(jí)計(jì)算中心副主任袁俊告訴記者，“上海超級(jí)計(jì)算中心目前配置了相對比較豐富的高性能計(jì)算應(yīng)用軟件，并且組建了一支高素質(zhì)的人才隊(duì)伍。上海超級(jí)計(jì)算中心的發(fā)展目標(biāo)，就是立足上海、輻射華東、服務(wù)全國，努力成為世界一流的高性能計(jì)算公共資源服務(wù)中心、高性能計(jì)算技術(shù)支持中心、高性能計(jì)算增值服務(wù)中心。

值得一提的是，曙光4000A是曙光公司和上海超級(jí)計(jì)算中心聯(lián)合開發(fā)的。曙光公司總裁歷軍認(rèn)為，用戶和制造商聯(lián)合開發(fā)高性能計(jì)算機(jī)是未來的一種有效的合作方式，用戶更了解需求，雙方合作的產(chǎn)品將更加符合市場的需求。

人才培養(yǎng)不容忽視

“對于一個(gè)企業(yè)而言，它的目標(biāo)就是利潤。目前中國企業(yè)規(guī)模小，很多難以承擔(dān)類似高性能計(jì)算這樣投入大、回報(bào)時(shí)間長的產(chǎn)品，企業(yè)進(jìn)入或者退出高性能計(jì)算領(lǐng)域都是可以理解的。高性能計(jì)算屬于基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，必須由政府牽頭去進(jìn)行研究推進(jìn)。”一位老院士接受采訪時(shí)說。在這次采訪中，相關(guān)的從業(yè)人員呼吁政府加大推進(jìn)高性能計(jì)算機(jī)發(fā)展的聲音不止一次聽到。

浪潮集團(tuán)高級(jí)副總裁王恩東甚至建議，國家相關(guān)機(jī)構(gòu)在采購高性能機(jī)時(shí)，應(yīng)優(yōu)先采購國產(chǎn)品牌。但目前這點(diǎn)完全沒有體現(xiàn)出來。

國家和相關(guān)高校要推進(jìn)高性能人才的培養(yǎng)也成為焦點(diǎn)。 目前中國專門從事高性能計(jì)算研究的人才積累不如國外，跨學(xué)科高性能計(jì)算應(yīng)用人才缺乏，持續(xù)加強(qiáng)高性能計(jì)算人才的培養(yǎng)刻不容緩。

作為人才培養(yǎng)搖籃的教育機(jī)構(gòu)，對于擔(dān)負(fù)起高性能計(jì)算人才的培養(yǎng)責(zé)無旁貸。目前有一些高等院校已經(jīng)搭建起高性能計(jì)算系統(tǒng)，高性能計(jì)算在高校的普及已經(jīng)逐漸拉開。充分利用目前設(shè)備，立足自身需求，培養(yǎng)更多的復(fù)合型高性能計(jì)算人才，應(yīng)該是下一階段高等院校高性能計(jì)算應(yīng)用的一個(gè)重點(diǎn)。

第6篇：高性能計(jì)算機(jī)范文

高性能計(jì)算集群逐漸替代專用、昂貴的超級(jí)計(jì)算機(jī)對大規(guī)模并行應(yīng)用構(gòu)建原型、調(diào)試和運(yùn)行。

基于PCs或工作站的高性能計(jì)算快速部署及其可靠性和可管理性研究，對高性能計(jì)算集群在科學(xué)研究和工程計(jì)算等領(lǐng)域的應(yīng)用，促進(jìn)高性能計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用方面具有深遠(yuǎn)的意義。

本文以O(shè)SCAR集群為實(shí)例，部署一個(gè)五結(jié)點(diǎn)的集群環(huán)境并運(yùn)行簡單的并行測試?yán)印?/p>

關(guān)鍵詞：高性能計(jì)算；集群；OSCAR；MPI；并行計(jì)算

中圖分類號(hào)：TP312文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044(2008)14-20971-03

1 引言

自20世紀(jì)90年代早期以來，昂貴而特制的并行超級(jí)計(jì)算機(jī)逐漸向由單個(gè)或多個(gè)處理器的PCs或工作站[1]組成的價(jià)廉、通用、松耦合的系統(tǒng)轉(zhuǎn)換，而促成該轉(zhuǎn)換的主要驅(qū)動(dòng)力是高性能工作站和網(wǎng)絡(luò)部件的快速商品化。這些技術(shù)的發(fā)展使網(wǎng)絡(luò)化計(jì)算機(jī)（PCs或工作站）成為并行處理的理想工具，從而導(dǎo)致了普通商品化超級(jí)計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)。

自1994年美國航空航天局（NASA）的Goddard航天中心采用16個(gè)66MHz 處理器的PCs和10Mbit/s 以太網(wǎng)組成了第一個(gè)計(jì)算機(jī)集群系統(tǒng)（Beowulf Cluster）[2]以來，隨著計(jì)算機(jī)制造技術(shù)的飛速發(fā)展，硬件設(shè)備逐步實(shí)現(xiàn)商品化和標(biāo)準(zhǔn)化，PC機(jī)的性能越來越高而價(jià)格越來越低；同時(shí)開源的Linux操作系統(tǒng)內(nèi)核及集群工具套件（Cluster Toolkit）也日趨成熟穩(wěn)定，高性能計(jì)算集群逐漸發(fā)展起來，成為主流的高性能計(jì)算平臺(tái)，在2007年11月Top500的分析報(bào)告中，采用集群架構(gòu)的超級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)已占81.2%[3]。

使用高性能計(jì)算集群對并行應(yīng)用構(gòu)建原型、調(diào)試、運(yùn)行逐漸替代使用專用，特別是昂貴的并行計(jì)算平臺(tái)。一些集群軟件工具套件已經(jīng)具有很多的整合性、可管理性、易配置，例如OSCAR[4, 6]等工具套件。研究基于PCs或工作站的高性能計(jì)算集群快速部署及其可管理性和可靠性研究，對高性能計(jì)算集群在科學(xué)研究和工程計(jì)算等領(lǐng)域的應(yīng)用，促進(jìn)高性能計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用方面具有深遠(yuǎn)的意義。

2 集群系統(tǒng)架構(gòu)

高性能計(jì)算集群是一種并行處理系統(tǒng)，由多個(gè)連接在一起的獨(dú)立計(jì)算機(jī)組成，像一個(gè)單獨(dú)集成的計(jì)算資源一樣協(xié)同工作[5]，用來解決具有重大挑戰(zhàn)的問題。集群是全體計(jì)算機(jī)（結(jié)點(diǎn)）的集合，這些計(jì)算機(jī)由高性能網(wǎng)絡(luò)或局域網(wǎng)物理互連。一般情況下，每個(gè)計(jì)算機(jī)結(jié)點(diǎn)是一臺(tái)PC機(jī)、工作站或SMP服務(wù)器。重要的是，所有集群結(jié)點(diǎn)能一起協(xié)同工作，如同一個(gè)單一集成的計(jì)算資源提供服務(wù)。集群概念帶來了許多好處，其中重要的是能用性、可用性、可擴(kuò)展性和性能價(jià)格比。

從硬件架構(gòu)看，集群結(jié)點(diǎn)可以是PCs、工作站、SMP服務(wù)器，甚至子集群。但集群各結(jié)點(diǎn)在保持本身計(jì)算機(jī)系統(tǒng)完備性的同時(shí)，能夠相互協(xié)作，形成單一、集成的計(jì)算資源。典型集群系統(tǒng)包括下列結(jié)構(gòu)組件[5]，如圖1所示。

多個(gè)高性能計(jì)算機(jī)（PCs、工作站或SMP）；

分層或微內(nèi)核結(jié)構(gòu)的操作系統(tǒng)；

高性能互連網(wǎng)絡(luò)；

網(wǎng)絡(luò)接口卡；

快速通信協(xié)議與服務(wù)；

含單一系統(tǒng)映像（SSI）、高可用性（HA）工具和資源管理與調(diào)度的集群中間件；

諸如消息傳遞接口（MPI）[8]等并行編程環(huán)境與工具；

串行、并行或分布式等應(yīng)用。

3 集群系統(tǒng)構(gòu)建

2001年，Open Cluster Group開源集群應(yīng)用資源（Open Source Cluster Application Resources，OSCAR）。該集群工具套件具有以下特點(diǎn)：統(tǒng)一框架中安裝、配置和管理集群；基于向?qū)В╓izard）的集群組件安裝；統(tǒng)一的結(jié)點(diǎn)映像。OSCAR集群工具套件提供了構(gòu)建和運(yùn)行一個(gè)高性能計(jì)算集群所需要的工具。在安裝OSCAR的同時(shí)也默認(rèn)安裝了并行編程環(huán)境MPI、PVM及作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)PBS等軟件包。其中系統(tǒng)安裝套件 （SIS），集群控制工具套件（C3），環(huán)境切換器（switcher）和OSCAR向?qū)в糜诩合到y(tǒng)的安裝和配置。SIS是一個(gè)基于映像的安裝包，可通過使用SIS來引導(dǎo)節(jié)點(diǎn)的安裝：內(nèi)核引導(dǎo)，磁盤分區(qū)，和操作系統(tǒng)的安裝等。C3方便并行命令的執(zhí)行，使用戶輸入的命令可同時(shí)在所有的節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行。用戶可以用環(huán)境切換器來定制環(huán)境變量。OSCAR向?qū)峁┝艘粋€(gè)圖形化界面來幫助用戶完成集群系統(tǒng)的安裝和配置。

本研究課題以5臺(tái)PCs結(jié)點(diǎn)，100Mbit/s以太網(wǎng)互連網(wǎng)絡(luò)搭建一個(gè)OSCAR集群環(huán)境。

(1)硬件環(huán)境

管理結(jié)點(diǎn)：一臺(tái)Intel Pentium3 2.0GHz處理器，256MB內(nèi)存，20GB硬盤存儲(chǔ)。

計(jì)算節(jié)點(diǎn)：四臺(tái)Intel Pentium3 2.0GHz處理器，256MB內(nèi)存，20GB硬盤存儲(chǔ)。

互連網(wǎng)絡(luò)：100Mbit/s 以太網(wǎng)交換機(jī)。

(2)軟件環(huán)境

操作系統(tǒng)：Red Hat Enterprise Linux 4。

OSCAR版本：5.0，已集成以下軟件工具包：

Open MPI 1.1.1：并行編程環(huán)境；

Maui 3.2.6p14 + Torque 2.0.0p8：作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)；

SGE 6.0u8：作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)：

LAM/MPI 7.1.2：并行編程環(huán)境；

MPICH 1.2.7：并行編程環(huán)境；

Ganglia 3.0.3：集群狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)；

SC3：擴(kuò)展的C3集群管理工具；

Netbootmgr：管理結(jié)點(diǎn)PXE啟動(dòng)；

sync_files 2.4：控制異構(gòu)集群中用戶的數(shù)據(jù)庫；

packman 2.8：包抽象管理器；

systeminstaller-oscar 2.3.1：應(yīng)用packman創(chuàng)建映像image；

Systemconfigurator 2.2.7-12ef：安裝配置框架。

OSCAR安裝向?qū)7]提供了一個(gè)圖形化界面來幫助用戶完成集群系統(tǒng)的安裝和配置。如圖2所示。該向?qū)⒁龑?dǎo)用戶方便快捷地進(jìn)行集群的安裝和配置，用只需要按步驟點(diǎn)擊向?qū)О粹o，每一個(gè)步驟都會(huì)有按鈕，點(diǎn)擊顯示該步驟的目的。

按照此向?qū)е鸩綀?zhí)行，最后配置結(jié)點(diǎn)從網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)，等待所有的結(jié)點(diǎn)從網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)并成功加載映像重啟之后，安裝向?qū)?zhí)行完畢，OSCAR集群系統(tǒng)的安裝完成。

4 簡單并行例子

執(zhí)行下面一段并行C語言程序hello world，測試OSCAR集群環(huán)境。該程序打印參與運(yùn)算的結(jié)點(diǎn)主機(jī)名及進(jìn)程ID，存儲(chǔ)為hello.c，運(yùn)用mpi命令進(jìn)行編譯、運(yùn)行：

#mpicc Co hello hello.c

#mpirun Cnp 4 hello

Hello World! Process 1 of 4 on oscarnode1

Hello World! Process 3 of 4 on oscarnode2

Hello World! Process 2 of 4 on oscarnode3

Hello World! Process 0 of 4 on oscarnode4

#include "mpi.h"

#include

#include

int main(int argc,char *argv[])

{int myid, numprocs;

int namelen;

char processor_name[MPI_MAX_PROCESSOR_NAME];

MPI_Init(&argc,&argv);

MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD,&myid);

MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD,&numprocs);

MPI_Get_processor_name(processor_name,&namelen);

fprintf(stderr,"Hello World! Process %d of %d on %s\n",

myid, numprocs, processor_name);

MPI_Finalize();

}

5 結(jié)論

本文在研究高性能計(jì)算集群的發(fā)展技術(shù)及體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，以O(shè)SCAR集群為實(shí)例，快速部署一個(gè)五結(jié)點(diǎn)的集群環(huán)境并運(yùn)行簡單的并行測試?yán)印８咝阅苡?jì)算集群將逐漸替代專用、特別是昂貴的超級(jí)計(jì)算機(jī)對大規(guī)模并行應(yīng)用構(gòu)建原型、調(diào)試和運(yùn)行。基于PCs或工作站的高性能計(jì)算快速部署及其可靠性和可管理性研究，對高性能計(jì)算集群在科學(xué)研究和工程計(jì)算等領(lǐng)域的應(yīng)用，促進(jìn)高性能計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用方面具有深遠(yuǎn)的意義。接下來的工作將集中在集群環(huán)境的可靠性及可管理性研究，是高性能計(jì)算集群更好地為科學(xué)、工程計(jì)算服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[1] Thomas E. Anderson, David E.Culler, David A. Patterson et al., "A Case for NOW (Networks of Workstations),"IEEE Micro, February 1995,pp.54-64.

[2] Beowulf Project, /.

[3] TOP500 Report,available from/.

[4] OSCAR Project, /.

[5] 鄭緯民,等,譯.[美]Rajkumar Buyya,編.高性能集群計(jì)算:結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)（第1卷）,電子工業(yè)出版社,2001.

[6] Timothy G. Mattson,"High Performance Computing at Intel: The OSCAR software solution stack for cluster computing", IEEE Proceedings of the 1st International Symposium on Cluster Computing and the Grid (CCGRID’01).

[7] OSCAR Administrator’s Guide, /.

第7篇：高性能計(jì)算機(jī)范文

2005年12月，浪潮高性能計(jì)算創(chuàng)新獎(jiǎng)勵(lì)基金管理委員會(huì)在京正式征集成果，對獲獎(jiǎng)項(xiàng)目、獲獎(jiǎng)機(jī)構(gòu)或人員頒發(fā)獎(jiǎng)勵(lì)證書和獎(jiǎng)金，同時(shí)2006年“浪潮高性能計(jì)算創(chuàng)新獎(jiǎng)勵(lì)基金”成果征集公告。

據(jù)IDC統(tǒng)計(jì)，中國的高性能計(jì)算市場年增長率達(dá)到20%～30%。近年來，高性能服務(wù)器的市場隨著需求而迅猛增長：2003年，中國服務(wù)器市場上高性能服務(wù)器的銷售量已經(jīng)達(dá)到2.325萬臺(tái)；2004年高性能服務(wù)器的市場銷售量有增無減，銷售額卻占據(jù)了整個(gè)服務(wù)器市場銷售額的50%以上。而一直以來，這一市場基本上被國際廠商所壟斷。

國產(chǎn)服務(wù)器廠商浪潮認(rèn)為，中國的政府、服務(wù)器廠商以及相關(guān)的科研院所必須承擔(dān)起高性能自主化和產(chǎn)業(yè)化的重任。浪潮服務(wù)器技術(shù)總監(jiān)胡雷鈞說，開放架構(gòu)在高性能服務(wù)器領(lǐng)域的應(yīng)用，使得國內(nèi)廠商擁有與國外廠商同等的技術(shù)“起跑線”，將會(huì)為中國本土高性能服務(wù)器產(chǎn)業(yè)的興起提供重要的發(fā)展契機(jī)。

據(jù)了解，“浪潮高性能計(jì)算創(chuàng)新獎(jiǎng)勵(lì)基金”，是國家“863計(jì)劃”計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)主題專家組與浪潮集團(tuán)聯(lián)合設(shè)立的一項(xiàng)長期的社會(huì)獎(jiǎng)勵(lì)基金。該獎(jiǎng)勵(lì)基金主要面向國內(nèi)高性能計(jì)算機(jī)和商用高性能服務(wù)器系統(tǒng)的研究與開發(fā)領(lǐng)域，旨在鼓勵(lì)國內(nèi)在高性能領(lǐng)域的科技創(chuàng)新和技術(shù)成果轉(zhuǎn)化，推動(dòng)國內(nèi)高性能計(jì)算領(lǐng)域的研究、開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。胡雷鈞說，這是浪潮回報(bào)社會(huì)的一種方式。

胡雷鈞介紹，高性能計(jì)算從市場應(yīng)用角度大致分為兩個(gè)部分：高性能科學(xué)計(jì)算（HPC）和高性能商用計(jì)算（HPS）。前者對服務(wù)器的計(jì)算性能提出了很高要求，主要應(yīng)用在科學(xué)研究、地質(zhì)勘探等領(lǐng)域; 后者則要求服務(wù)器具有強(qiáng)大的事務(wù)處理能力，在金融、證券、電力、稅務(wù)等行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。高性能商用計(jì)算占到整個(gè)高性能計(jì)算市場份額的95%。

胡雷鈞認(rèn)為，國產(chǎn)高性能要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，需要著眼于占市場份額絕大部分的高性能商用計(jì)算市場，發(fā)展具有強(qiáng)大事務(wù)處理能力的高性能系統(tǒng)。這其中，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的突破和創(chuàng)新才是創(chuàng)新的關(guān)鍵，高性能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展重點(diǎn)應(yīng)該是商用高端應(yīng)用，圍繞商用高端應(yīng)用，重點(diǎn)發(fā)展高性能體系結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)與應(yīng)用軟件的應(yīng)用價(jià)值。

我國高性能產(chǎn)業(yè)經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)取得了長足的進(jìn)步。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，863項(xiàng)目在高性能計(jì)算領(lǐng)域已經(jīng)鑒定的成果近400項(xiàng)，這些成果中已應(yīng)用的成果有230多項(xiàng)，已形成產(chǎn)品并取得明顯效益的有80多項(xiàng)。

但是，胡雷鈞介紹，與國際先進(jìn)水平相比較，我國高性能產(chǎn)業(yè)還存在較大差距，無論技術(shù)、應(yīng)用，還是發(fā)展模式上都有待進(jìn)一步提升。

第8篇：高性能計(jì)算機(jī)范文

高性能計(jì)算是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支,研究并行算法和開發(fā)相關(guān)軟件,致力于開發(fā)高性能計(jì)算機(jī)。在科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的今天,高性能計(jì)算已經(jīng)成為科學(xué)技術(shù)發(fā)展和重大工程設(shè)計(jì)中具有戰(zhàn)略意義的研究手段,它與傳統(tǒng)的理論研究和實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)一起構(gòu)成了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和工程設(shè)計(jì)中互相補(bǔ)充、互相關(guān)聯(lián)的研究方法,提高了科學(xué)研究的能力,促進(jìn)和推動(dòng)了現(xiàn)代科學(xué)與工程技術(shù)的發(fā)展。美國等發(fā)達(dá)國家在高性能計(jì)算方面發(fā)展很快,并一直把它作為國家戰(zhàn)略給予高度重視,在國家層面予以組織實(shí)施。目前,高性能計(jì)算在國內(nèi)外很多領(lǐng)域已經(jīng)取得了大量應(yīng)用成果。在生命科學(xué)領(lǐng)域,高性能計(jì)算在探究基因奧秘、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)、生物信息以及醫(yī)藥設(shè)計(jì)等方面已經(jīng)成為不可或缺的輔助工具；此外,將生命科學(xué)和信息科學(xué)進(jìn)行結(jié)合,從而為生物醫(yī)學(xué)提供有價(jià)值的信息作為參考依據(jù)更是被一些主流研究機(jī)構(gòu)視為重要的應(yīng)用。目前,我國的高性能計(jì)算雖然與發(fā)達(dá)國家相比還有很大的差距,但在很多的科技領(lǐng)域已經(jīng)通過有效地引進(jìn)和運(yùn)用高性能計(jì)算取得了很多的科研成果。

   

鑒于目前高性能計(jì)算在國內(nèi)外的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用,中國中醫(yī)科學(xué)院中醫(yī)藥信息研究所在2007年10月購置和引進(jìn)了中醫(yī)藥行業(yè)第一套高性能計(jì)算系統(tǒng)——曙光tc 2600刀片服務(wù)器。該系統(tǒng)具有50個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn),2個(gè)數(shù)據(jù)庫節(jié)點(diǎn),1個(gè)i/o節(jié)點(diǎn),1個(gè)管理節(jié)點(diǎn),一個(gè)登陸節(jié)點(diǎn),共計(jì)55個(gè)節(jié)點(diǎn),存貯達(dá)4 t容量,峰值浮點(diǎn)計(jì)算能力11 800億次/s,實(shí)測并行性能8 600億次/s。在2007年12月完成了設(shè)備的驗(yàn)貨、安裝、調(diào)試、測試、驗(yàn)收,目前已經(jīng)測試運(yùn)行了linpack、pmb、iozone、stream等程序,以及生物計(jì)算領(lǐng)域的vasp應(yīng)用程序；安裝了中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所開發(fā)的網(wǎng)格軟件gos3.0,目前正在與浙江大學(xué)計(jì)算機(jī)系合作進(jìn)行中醫(yī)藥網(wǎng)格的研制和開發(fā)工作。

    系統(tǒng)硬件配置：曙光tc 2600刀片服務(wù)器,2*amd opteron 2218雙核cpu,4 gb內(nèi)存；80 g硬盤,千兆以太網(wǎng)卡,共50臺(tái)刀片機(jī)組成；i/o管理節(jié)點(diǎn)2臺(tái)；登錄節(jié)點(diǎn)1臺(tái)；數(shù)據(jù)庫節(jié)點(diǎn)2臺(tái),4*amd opteron 8214雙核,16 g內(nèi)存,73 g硬盤兩塊；infiniand 10 g網(wǎng)絡(luò)1套；磁盤陣列：300 gb fc硬盤8塊,500 gb sataii硬盤8塊。

   

系統(tǒng)軟件配置：linux操作系統(tǒng) redhat企業(yè)版1套；曙光刀片管理軟件1套；集群系統(tǒng)軟件：曙光集群系統(tǒng)管理軟件(dcms)1套,曙光集群系統(tǒng)部署軟件(dcis)1套,并行命令軟件(mterm)1套,作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)(dpbs/torque)1套；雙機(jī)高可用軟件roseha 1套；gnu c/c++編譯器1套；gnu fortran77/90編譯器1套；datadisplay debugger 1套；codeanalyst系統(tǒng)性能分析工具1套；openmpi 1套；mvapich 1套；mpich/lam-mpi 1套；pvm 1套；acml 1套；apl 1套；lapack,scalapack 1套；hdf5 1套；blas、goto、atlas 1套。

    這套系統(tǒng)是目前我國中醫(yī)藥行業(yè)引進(jìn)的第一套高性能計(jì)算設(shè)備,由于中醫(yī)藥行業(yè)的獨(dú)特性,目前國內(nèi)外還沒有這方面成熟的行業(yè)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)可供參考,如何使高性能計(jì)算盡快成功應(yīng)用于中醫(yī)藥行業(yè),目前還面臨著許多開創(chuàng)性的工作。希望能夠通過借鑒目前國內(nèi)生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的一些成功應(yīng)用,為加快高性能計(jì)算在中醫(yī)藥行業(yè)的應(yīng)用、普及和提高提供些有益的幫助和借鑒。

    上海超級(jí)計(jì)算中心：上海超級(jí)計(jì)算中心成立于2000年12月,由上海市政府投資建設(shè),座落于浦東張江高科技開發(fā)園區(qū)內(nèi),是國內(nèi)第一個(gè)面向社會(huì)開放,資源共享、設(shè)施一流、功能齊全的高性能計(jì)算公共服務(wù)平臺(tái),目前已經(jīng)在氣象預(yù)報(bào)、藥物設(shè)計(jì)、生命科學(xué)、汽車、新材料、土木工程、物理、化學(xué)、航空、航天、船舶等多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域取得了一批重大成果,發(fā)揮了重要作用。

    上海藥物研究所：中國科學(xué)院上海藥物研究所藥物發(fā)現(xiàn)與設(shè)計(jì)中心成立于2001年,是一個(gè)以基因信息和蛋白結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ),以藥物設(shè)計(jì)、化學(xué)合成和現(xiàn)代生物技術(shù)為主要研究手段的創(chuàng)新藥物研發(fā)中心。該中心除了擁有大量先進(jìn)的用于分子生物學(xué)和藥物研究的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備,以及sgi(64個(gè)cpu)和國產(chǎn)“神威”高性能計(jì)算機(jī)之外,還擁有最先進(jìn)的分子模擬和藥物設(shè)計(jì)軟件,如：insightii、catalyst、topkat、sybyl和dock等。此外,他們還利用mdl公司所提供的“藥物數(shù)據(jù)報(bào)道數(shù)據(jù)庫(mddr)”、“綜合藥物化學(xué)數(shù)據(jù)庫(cmc)”、“化合物篩選數(shù)據(jù)庫(acd-sc)”和自主開發(fā)的“中國天然產(chǎn)物數(shù)據(jù)庫(cnpd)”等數(shù)據(jù)庫,建立了超過250萬個(gè)化合物的大型藥物虛擬篩選數(shù)據(jù)系統(tǒng)。在抗sars科研攻關(guān)中,他們參加了抗sars的藥物研究,在探索sars病毒的致病機(jī)理、藥物設(shè)計(jì)、虛擬篩選和分子水平篩選的工作中高性能計(jì)算發(fā)揮了非常重要的作用。

    此外,中國科學(xué)院院上海藥物研究所沈建華等學(xué)者密切注意國際網(wǎng)格技術(shù)發(fā)展動(dòng)向,及時(shí)組織跨學(xué)科、跨科研院所和跨地區(qū)的交叉學(xué)科研究隊(duì)伍,開展高性能藥物研發(fā)網(wǎng)格技術(shù)研究,該項(xiàng)研究2002年獲得“863”計(jì)劃“高性能計(jì)算機(jī)及其核心軟件專項(xiàng)”的支持,研究人員針對高通量虛擬篩選計(jì)算量和數(shù)據(jù)量大的特點(diǎn),開展了藥物設(shè)計(jì)網(wǎng)格的各種關(guān)鍵技術(shù)的研究,建立了“新藥研發(fā)應(yīng)用網(wǎng)格”技術(shù)平臺(tái)。目前,上海、北京和香港地區(qū)的多個(gè)超級(jí)計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)機(jī)群等計(jì)算資源已經(jīng)加入這一平臺(tái),形成了超過每秒萬億次浮點(diǎn)運(yùn)算能力的應(yīng)用網(wǎng)格系統(tǒng)。上海藥物研究所將自己開發(fā)的高通量虛擬篩選軟件進(jìn)行了異機(jī)(不同型號(hào)的計(jì)算機(jī)之間)并行化,安裝在該技術(shù)平臺(tái)上；同時(shí),在該平臺(tái)上還安裝了含有120萬個(gè)化合物信息的數(shù)據(jù)庫和各類藥物靶標(biāo)蛋白結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫,在該平臺(tái)上開展了多項(xiàng)國際合作研究。新藥研發(fā)網(wǎng)格的建立,為真正實(shí)現(xiàn)公共計(jì)算和數(shù)據(jù)資源的共享奠定了基礎(chǔ),對創(chuàng)新藥物研究具有重要的意義。

    國家新藥篩選中心：國家新藥篩選中心應(yīng)用先進(jìn)的高通量和高內(nèi)涵藥物篩選技術(shù),對我國特有的化合物樣品庫(包括中藥在內(nèi)的天然產(chǎn)物)在高性能計(jì)算平臺(tái)上實(shí)施大規(guī)模隨機(jī)篩選。在對篩選發(fā)現(xiàn)的活性化合物進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化改造的基礎(chǔ)上,開發(fā)治療腫瘤、中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病和代謝性疾病的原創(chuàng)新藥。該中心在國際合作方面不斷取得進(jìn)展,如在與瑞士actelion 醫(yī)藥公司的合作中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)至今尚未見報(bào)道的神經(jīng)調(diào)節(jié)膚 u-1受體選擇性小分子激動(dòng)劑；與日本田邊制藥株式會(huì)社開展原創(chuàng)藥物篩選合作研究中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)具有高度生物活性、結(jié)構(gòu)全新的煙堿型乙酰膽堿受體的小分子調(diào)節(jié)劑；與美國celloinks公司建立了戰(zhàn)略伙伴關(guān)系,建立了我國首個(gè)具有國際先進(jìn)水平的高內(nèi)涵藥物篩選技術(shù)平臺(tái)并投入實(shí)用。這些成績不僅提升了我國新藥研究的技術(shù)水平和國際知名度,而且為相關(guān)先導(dǎo)化合物的下游開發(fā)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

    復(fù)旦張江新藥篩選及評(píng)價(jià)研發(fā)平臺(tái)：在新藥篩選及評(píng)價(jià)研發(fā)平臺(tái)的基礎(chǔ)上,復(fù)旦張江與中國藥物研發(fā)領(lǐng)域的頂級(jí)機(jī)構(gòu)之一中國科學(xué)院藥物研究所合作成立了“上海先導(dǎo)藥業(yè)有限公司”。為了更加快速主動(dòng)地尋找有可能成為新藥的化合物,復(fù)旦張江在技術(shù)上利用計(jì)算化學(xué)、組合化學(xué)等高效篩選技術(shù)建立了不同層次的藥物篩選和評(píng)價(jià)模型,在高性能計(jì)算平臺(tái)上對有可能成為新藥的化合物進(jìn)行篩選和評(píng)價(jià),成功建立了新藥篩選及評(píng)價(jià)研發(fā)平臺(tái)。

    華中科技大學(xué)——浪潮高性能生物信息中心：2003年華中科技大學(xué)由浪潮北京電子信息產(chǎn)業(yè)公司捐助建設(shè)的“華中科技大學(xué)-浪潮高性能生物信息中心”正式啟用,該中心引進(jìn)了亞太區(qū)第一套基于infiniband高速互聯(lián)技術(shù)的浪潮天梭ts10000高性能系統(tǒng),主要用于生物信息學(xué)中的科學(xué)計(jì)算、模擬和可視化研究,構(gòu)建大型生物信息數(shù)據(jù)中心。

    北京生物醫(yī)學(xué)研究所：北京生物醫(yī)學(xué)院研究所與高性能計(jì)算廠商蜆殼星盈合作,引入了星盈億萬次實(shí)時(shí)協(xié)作式超級(jí)刀片計(jì)算機(jī)系統(tǒng)并建立了具備國際領(lǐng)先水平的生物科學(xué)超級(jí)計(jì)算和研究中心,為科研人員的研究課題提供了強(qiáng)大計(jì)算服務(wù)平臺(tái)。

    中國科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所：昆明動(dòng)物研究所是中國科學(xué)院所屬的20多個(gè)生物類研究所之一,也是國內(nèi)一流的動(dòng)物研究機(jī)構(gòu)之一。他們購置了一套曙光峰值運(yùn)算能力為2.75萬億/s的高性能計(jì)算系統(tǒng),幫助研究所打造我國生物資源和生物多樣性研究基地。

    北京放射醫(yī)學(xué)院研究所：北京放射醫(yī)學(xué)院研究所與國內(nèi)知名刀片高性能計(jì)算服務(wù)器廠商蜆殼星盈合作,引入了星盈億萬次實(shí)時(shí)協(xié)作式超級(jí)刀片計(jì)算機(jī)系統(tǒng),并建立了具備國際領(lǐng)先水平的生物科學(xué)超級(jí)計(jì)算和研究中心,為科研人員的研究課題提供了強(qiáng)大計(jì)算服務(wù)平臺(tái)。

    北京生命科學(xué)研究所：北京生命科學(xué)研究所由科技部、發(fā)改委、教育部、中國科學(xué)院等8個(gè)部委共同籌建,主要從事生物大分子方面的研究,發(fā)表在《科學(xué)》、《自然》、《細(xì)胞》等生命科研領(lǐng)域的國際頂尖雜志上的論文數(shù)量居國內(nèi)首位。目前對生物大分子進(jìn)行深入研究,從原子水平上來掌握生物大分子的三維結(jié)構(gòu)和生物功能之間的關(guān)系,并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行藥物設(shè)計(jì),是近年國際生物醫(yī)藥研究的前沿課題,也是該所重要的科研方向之一。大分子是目前自然界物質(zhì)結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的分子,一個(gè)生物大分子及其環(huán)境組成的系統(tǒng)往往包括幾萬至幾十萬個(gè)原子,高性能計(jì)算的應(yīng)用在研究中起到重要的作用。他們購置了擁有102個(gè)節(jié)點(diǎn)的浪潮天梭高性能集群,通過該計(jì)算平臺(tái),利用上百個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行并行計(jì)算可提高模擬效率幾十倍,過去利用單機(jī)工作站幾天才能完成的實(shí)驗(yàn)?zāi)M,現(xiàn)在幾個(gè)小時(shí)就可以完成,大大提高了科研的進(jìn)度。

    北京大學(xué)生命學(xué)院：以北京大學(xué)生命學(xué)院為龍頭的一些生物科研機(jī)構(gòu)已經(jīng)加入了有關(guān)的國際組織,并在網(wǎng)格上分享現(xiàn)代生物信息資源,開展了應(yīng)用高性能網(wǎng)格計(jì)算建立生物信息學(xué)中心的配套研究工作。

    北京華大基因研究中心：北京華大基因研究中心成立于1999年9月,該中心長期致力于基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、生物信息學(xué)方面的研究,目前所從事的基因組測序與組裝、基因預(yù)測、基因功能分析等課題,都是超大規(guī)模的海量計(jì)算。有些計(jì)算任務(wù)如果使用現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)需要1個(gè)月,甚至1年的時(shí)間才能完成,所以只有引進(jìn)高性能計(jì)算產(chǎn)品才能滿足研究中心的計(jì)算任務(wù)。華大研究中心使用了與中國科學(xué)院計(jì)算所聯(lián)合研制,專門為生物信息學(xué)研究使用的“曙光4000 h”高性能計(jì)算系統(tǒng),以及ibm、sun等廠商的高性能計(jì)算產(chǎn)品,他們利用這些高性能計(jì)算系統(tǒng)完成了1%人類基因組計(jì)劃、超級(jí)雜交水稻基因組測序等諸多科研項(xiàng)目。

    北京醫(yī)學(xué)信息研究所：北京醫(yī)學(xué)信息研究所與蜆殼星盈合作建立了生物醫(yī)學(xué)超級(jí)計(jì)算與研究中心,引進(jìn)了一套星盈萬億次實(shí)時(shí)協(xié)作式超級(jí)刀片計(jì)算機(jī)系統(tǒng),研究人員在超級(jí)刀片計(jì)算平臺(tái),使用blat、estalign等程序研究基因轉(zhuǎn)錄和可變剪接等問題時(shí),利用56個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)并行運(yùn)行blat,僅耗時(shí)7.5 h就可完成unigene數(shù)據(jù)庫中五百多萬條人類est序列對基因組數(shù)據(jù)庫的比對,而相同的任務(wù)若在一般的服務(wù)器上用雙cpu的pc服務(wù)器需要3周時(shí)間。

第9篇：高性能計(jì)算機(jī)范文

日前，德州儀器宣布推出TMS320C66x系列最新產(chǎn)品TMS320C6678與TMS320TCl6609數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)，為開發(fā)人員帶來業(yè)界性能最高、功耗最低的DSP，這預(yù)示著全新高性能計(jì)算(HPC)時(shí)代的到來。TITMS320C6678與TMS320TCl6609多核DSP非常適合諸如油氣勘探、金融建模以及分子動(dòng)力學(xué)等需要超高性能、低功耗以及簡單可編程性的計(jì)算應(yīng)用。TI不但為HPC提供免費(fèi)優(yōu)化庫，無需花費(fèi)時(shí)間優(yōu)化代碼，便可更便捷地實(shí)現(xiàn)最高性能，而且還支持C與OpenMP等標(biāo)準(zhǔn)編程語言，因此開發(fā)人員可便捷地移植應(yīng)用，充分發(fā)揮低功耗與高性能優(yōu)勢。

“TI全新系列多核DSP提供每瓦出色的浮點(diǎn)運(yùn)算性能以及極高的密度與集成度。加上各種支持高速、低時(shí)延以及可實(shí)現(xiàn)互連連接的插槽等選項(xiàng)，TIDSP確實(shí)是未來高性能高效率HPC系統(tǒng)的理想構(gòu)建組塊?！钡轮輧x器半導(dǎo)體技術(shù)(上海)有限公司通用DSP業(yè)務(wù)發(fā)展經(jīng)理鄭小龍表示。

性能強(qiáng)勁的DSP內(nèi)核

TI基于C66x KeyStone的多核DSP支持16 GFLOPs／W最高性能浮點(diǎn)DSP內(nèi)核，正在改變HPC開發(fā)人員滿足性能、功耗及易用性等需求的方式。電信計(jì)算刀片及多核處理器平臺(tái)制造商Advantech開發(fā)了DSPC-8681多媒體處理引擎(MPE)，該款半長PCIe卡可在50W的極低功耗下實(shí)現(xiàn)超過500GFLOP的性能。除目前提供的PCIe卡之外，TI和Advantech還將很快推出支持1～2萬億次浮點(diǎn)運(yùn)算性能的全長卡，為HPC應(yīng)用帶來更高效率更快速度的解決方案，實(shí)現(xiàn)業(yè)界轉(zhuǎn)型。TI優(yōu)化型數(shù)學(xué)及影像庫以及標(biāo)準(zhǔn)編程模型可幫助HPC開發(fā)人員快速便捷實(shí)現(xiàn)最高性能。

Advantech業(yè)務(wù)開發(fā)助理副總裁Eddie Lai表示：“今年早些時(shí)候我們DSPC-8681以來，該產(chǎn)品已經(jīng)在高強(qiáng)度計(jì)算雷達(dá)與醫(yī)療影像應(yīng)用中得到早期市場采用。TI最新系列多核開發(fā)工具的推出不但將顯著加速HPC應(yīng)用客戶的評(píng)估，而且還將在超級(jí)計(jì)算領(lǐng)域全面發(fā)揮C6678多核DSP的潛力?！?/p>