高性能計算機精選(九篇)
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第1篇：高性能計算機范文
摘要：隨著我國高性能計算機系統(tǒng)性能的不斷提升，如何更好的保障高性能計算機系統(tǒng)運行的精確成為了當(dāng)前研究的重要問題，尤其體現(xiàn)在現(xiàn)行計算機研制過程中。為此，本文研究探討高性能計算機可靠性現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢相關(guān)問題，首先從高性能計算機可靠性現(xiàn)狀分析出發(fā)，包括避錯技術(shù)、靜態(tài)冗余、動態(tài)冗余以及在線替換，然后對高性能計算機未來發(fā)展趨勢從多核處理器的可靠性設(shè)計、增強的全方位內(nèi)存防護技術(shù)以及刀片式架構(gòu)的發(fā)展三個方面進行了深入的分析。其寫作的主要目的在于為今后高性能計算機更好的發(fā)展奠定一個具有參考價值的文獻基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞：高性能計算機；可靠性；發(fā)展趨勢
一、高性能計算機可靠性現(xiàn)狀分析
1.1避錯技術(shù)
避錯技術(shù)是指通過正確的設(shè)計及人為質(zhì)量控制的方式最大程度上避免系統(tǒng)性故障和減輕計算機系統(tǒng)器件失效的問題。其中，計算機系統(tǒng)器件主要和計算機質(zhì)量等級、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]。通過實踐經(jīng)驗及查閱相關(guān)的文獻發(fā)現(xiàn)，避錯技術(shù)主要可以通過耐環(huán)境設(shè)計、熱設(shè)計、降額設(shè)計、元器件控制等等方面實現(xiàn)。另外，需要特別注意的是，高性能計算機的可靠性設(shè)計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)，主要是在計算機系統(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)前高性能計算機的可靠性設(shè)計中，故障屏蔽技術(shù)被廣泛的運用其中。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，從而實現(xiàn)故障檢測的目的。
1.3動態(tài)冗余
動態(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，計算機系統(tǒng)就可以很好的對其進行重組或者是完成恢復(fù)工作，保障計算機正常的運行。動態(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算機系統(tǒng)是否存在故障，不但可以脫機運行，也可以聯(lián)機運行。聯(lián)機運行檢測與診斷可以盡可能的提升計算機系統(tǒng)的可靠度，激活動態(tài)冗余。重組技術(shù)作為動態(tài)冗余的重要實現(xiàn)步驟，可以有效的防止計算機系統(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，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)致計算機運行中斷的問題。恢復(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，采用針對性的措施實現(xiàn)計算機系統(tǒng)運行的重要環(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
隨著計算機處理器集成度的提升、半導(dǎo)體硅尺寸逐漸縮小的進程中，由于計算機處理器而產(chǎn)生的故障越來越多，大體上包括硬錯和軟錯兩個大的方面。另外，由于多核處理器具有多核間共享部件的問題，一個核的軟錯誤往往會傳遞到其他核中，為此多核處理器的軟錯誤更為嚴(yán)重。針對這種現(xiàn)象，迫切需要加強多核處理器的可靠性設(shè)計，基本的方向包括雙核鎖步執(zhí)行、微回卷、冗余執(zhí)行、芯片級冗余多線程技術(shù)等等。另外，高性能計算機中多核處理器的運用，在可靠性方面的挑戰(zhàn)與機遇是并存的，后期需要加強高性能計算機硬件容錯技術(shù)的研發(fā)工作，保障高性能計算機系統(tǒng)正常的運行。
2.2增強的全方位內(nèi)存防護技術(shù)
就目前來看，內(nèi)存故障在高性能計算機系統(tǒng)故障中占據(jù)的比例較高，需要加強內(nèi)存方面的故障防護技術(shù)研發(fā)工作。針對內(nèi)存的軟錯及硬錯，可以綜合參考各種存儲器容錯技術(shù)來提升內(nèi)存的可靠性，例如通過加固存儲器的連接來實現(xiàn)電氣和機械的可靠性。此外，部分高性能計算機設(shè)計的過程中，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)高度的架勢機箱內(nèi)插裝多個卡式的服務(wù)器單元板，是基于實現(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，進而消除單點故障，保障高性能計算機系統(tǒng)的正常運行。
三、結(jié)語
隨著我國高性能計算機系統(tǒng)性能的不斷提升，如何更好的保障高性能計算機系統(tǒng)精確的運行成為了當(dāng)前研究的重要問題，尤其體現(xiàn)在現(xiàn)行計算機研制過程中。一旦發(fā)生故障而使系統(tǒng)無法工作，將會造成重大經(jīng)濟或軍事?lián)p失。為此，本文研究探討高性能計算機可靠性現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢相關(guān)問題，首先從高性能計算機可靠性現(xiàn)狀分析出發(fā)，然后對高性能計算機未來發(fā)展趨勢進行了深入的分析。其寫作的主要目的在于為今后高性能計算機更好的發(fā)展奠定一個具有參考價值的文獻基礎(chǔ)。（作者單位：池州學(xué)院）
參考文獻：
[1]王俊超，彭濤，馮光柳.曙光高性能計算機在數(shù)值預(yù)報模式中的應(yīng)用[J].計算機技術(shù)與發(fā)展，2014，10：178-181.
第2篇：高性能計算機范文
關(guān)鍵詞:高性能計算機；計算速度；高端計算
1、高性能計算機與大眾生活息息相關(guān)
1.1對制造業(yè)的推動:我國是一個制造業(yè)大國，高性能計算在制造業(yè)的廣泛使用，不僅可以幫助工程師在設(shè)計階段更科學(xué)地計算材料強度，更合理地選擇和使用材料，設(shè)計出更符合空氣和流體動力學(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。高性能計算的全數(shù)字化設(shè)計制造環(huán)境在縮短產(chǎn)品設(shè)計周期、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)器必須有強大的數(shù)據(jù)吞吐和處理能力。這又是高性能計算機發(fā)揮作用的舞臺。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)外高端計算發(fā)展現(xiàn)狀
2．1國內(nèi)高端計算機發(fā)展現(xiàn)狀：根據(jù)中國軟件行業(yè)協(xié)會數(shù)學(xué)軟件分會2003年11月份公開的2003年中國高性能計算機TOP100排行榜最新統(tǒng)計，我國高端計算機系統(tǒng)的總計算能力在19.56TF/s峰值左右。 我國高端計算機系統(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)模機群系統(tǒng)為主(以曙光機為代表)。目前，參與高端計算機研制的單位已經(jīng)從科研院所發(fā)展到企業(yè)界。
進入新世紀(jì)，隨著研制高端計算機系統(tǒng)的諸多關(guān)鍵技術(shù)被攻克(尤其是機群技術(shù))，我國自行研制的高端計算機系統(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、日之后第三個具備高端計算機系統(tǒng)研制能力的國家，被譽為世界未來高端計算市場的“第三股力量”。根據(jù)中國軟件行業(yè)協(xié)會數(shù)學(xué)軟件分會2003年11月份公開的2003年中國高性能計算機TOP100排行榜最新統(tǒng)計，我國高端計算機系統(tǒng)的總計算能力在19.56TF/s峰值左右。
2．2 國外高端計算機發(fā)展現(xiàn)狀“21世紀(jì)，高端計算技術(shù)已成為衡量一個國家經(jīng)濟技術(shù)綜合實力的重要標(biāo)志，它對國民經(jīng)濟、社會發(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)達國家十分重視高端計算機系統(tǒng)的研制及其應(yīng)用技術(shù)的開發(fā)。根據(jù)全球?qū)嵱贸売嬎銠C500強最新排行榜的統(tǒng)計分析，目前國際上已經(jīng)有242臺系統(tǒng)的Linpack實測性能超過1萬億次/秒(2003年12月前只有131臺)；500強系統(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臺機器)的速度為624GF/s(2003年12月前為40314GF/s)；現(xiàn)在500強系統(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個國家和地區(qū)，美、日、德、英等發(fā)達國家占了80%的計算資源，其中僅美國就安裝了255臺，占總性能的56%；并且500臺系統(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算機的使用和生產(chǎn)方面仍然保持著絕對的領(lǐng)先優(yōu)勢。
3、高端計算機發(fā)展趨勢
國外高端計算系統(tǒng)今后的開發(fā)熱點是計算速度為十萬億次/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。未來國際高端計算的發(fā)展將呈現(xiàn)以下趨勢：隨著高性能計算向高效能服務(wù)轉(zhuǎn)變，超級計算機系統(tǒng)追求的目標(biāo)也將從/高性能走向“高效能”。按美國DARPAHPCS計劃說明，High productivity的綜合含義是指提高超級計算機系統(tǒng)的計算性能、可編程性、可移植性和魯棒性，同時努力降低系統(tǒng)的開發(fā)、運行及維護成本。HPCS計劃表明，超級計算機要想保持快速發(fā)展勢頭，必須要有本質(zhì)的變化，即必須采用先進技術(shù)，平衡各項設(shè)計指標(biāo)，實現(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、高性能計算機發(fā)展任重道遠
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)象在高性能計算領(lǐng)域格外突出，影響更大。對于高性能計算機而言，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算機。高性能計算機上運行的應(yīng)用軟件專業(yè)性強，價格昂貴，國內(nèi)應(yīng)用部門每年都花費大量經(jīng)費，采購應(yīng)用軟件，但是這種采購一般是分散進行的，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)高性能計算機主要分布在科研院所、大學(xué)以及石油勘探、氣象預(yù)報等應(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，使得不少高性能計算的潛在用戶放棄了應(yīng)用的打算。在經(jīng)濟效益不夠好的傳統(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。
結(jié)語
我國的高性能計算事業(yè)必須走可持續(xù)均衡發(fā)展的道路。高性能計算是昂貴的，不僅有設(shè)備的初始投入，而且有場地條件、電力消耗、運行維護和人員隊伍建設(shè)等多種費用。因此，一定要切實從應(yīng)用需求出發(fā)，大力促進應(yīng)用的進步，以此推動高性能計算的發(fā)展。強調(diào)應(yīng)用需求牽引并不是忽視技術(shù)的推動作用。技術(shù)的進步可以創(chuàng)造新的應(yīng)用，調(diào)動新的應(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算的能力；網(wǎng)格簡化高性能計算機的使用方式，使更多的普通用戶能夠利用高性能計算機的能力去解決過去難以解決的問題，擴大了高性能計算機的應(yīng)用范圍。需要強調(diào)的是，高性能計算的技術(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)費和一支高水平精干的研究隊伍。高性能計算人才的培養(yǎng)是一項長期的艱巨任務(wù)，不僅要通過改革高校的學(xué)科劃分和專業(yè)設(shè)置來加強高性能計算復(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)和鍛煉各個行業(yè)與領(lǐng)域熟悉高性能計算的人才，只有這樣才能真正保證高性能計算及應(yīng)用的可持續(xù)發(fā)展。
參考文獻:
第3篇：高性能計算機范文
“事實上，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)計算和高性能計算，另一部分則在拆分的同時，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鳎窃诰S持原有高性能計算領(lǐng)先優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，大力推廣云計算?！甭櫲A說。
不過，高性能計算機與云計算集群能夠很容易地轉(zhuǎn)換么？
高性能計算機也能做云計算
“確實有一種觀點認(rèn)為，高性能計算機不能用來做云計算。”聶華對高性能計算機和云計算的集群系統(tǒng)進行了比較：“傳統(tǒng)意義上的高性能計算機，其節(jié)點間的耦合非常緊密。而云計算的集群系統(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，高性能計算和云計算在技術(shù)上已經(jīng)有很多共同點，云計算很多技術(shù)，尤其是基礎(chǔ)架構(gòu)方面的技術(shù)，其實是對高性能計算機技術(shù)的延伸。“最早的高性能計算機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)大型機一樣需要將整個系統(tǒng)整合到一臺設(shè)備中，與云計算所用的集群技術(shù)重合度越來越高?！甭櫲A表示，曙光在高性能計算方面的很多技術(shù)積累完全可以應(yīng)用在今天的云計算系統(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)是與云計算一同出現(xiàn)的。
同時，高性能計算機也開始面臨一些新的問題?！坝嬎隳芰Τ渥阒螅咝阅苡嬎銠C也要解決I/O墻的問題，因此也衍生出了高吞吐計算機的概念。今天，高性能計算機也需要解決進行大量數(shù)據(jù)交換的問題。這些恰恰是云計算主要面對的問題?！甭櫲A表示，從這一發(fā)展過程來看，高性能計算機在技術(shù)角度上完全可以在未來承擔(dān)云計算的任務(wù)。只不過，高性能計算機成本更為高昂，從運營角度來看，所付出的成本等代價過高。因此，高性能計算機與云計算集群系統(tǒng)依然需要各司其職。
要為應(yīng)用做計算機
未來，高性能計算也會出現(xiàn)不同的分支?！皞鹘y(tǒng)科學(xué)計算中，有一類問題的特點是計算規(guī)模非常龐大、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)度比較低，像氣象問題等。這些計算以后會更加趨向于通過專門的加速器來進行加速。另一類是一些傳統(tǒng)工程計算，這些計算往往涉及到一些大型商業(yè)軟件，因此系統(tǒng)架構(gòu)不會發(fā)生太大變化?！甭櫲A說。
“與專用計算機相比，我們設(shè)計過的最難高性能計算機恰恰是為上海超算中心設(shè)計的更通用的計算機?！闭f到架設(shè)云計算系統(tǒng)和高性能計算系統(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。但上海超算這樣的系統(tǒng)對各個方面的指標(biāo)都有要求，即使只有1%的應(yīng)用對某項指標(biāo)有要求，也需要達到這個標(biāo)準(zhǔn)。”
面向云計算的系統(tǒng)，其指標(biāo)要求和高性能計算不盡相同。而且，高性能計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)進行衡量，但云計算還沒有這樣一個可以讓大家普遍接受的衡量標(biāo)準(zhǔn)。
“云計算最重要的是什么？有人說是運營成本，有人說是易用性、方便性、彈性，目前還沒有找到一個最具參考性、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)進行衡量。一個行業(yè)普遍認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)不是短期內(nèi)能出現(xiàn)的。實際上，沒有一個應(yīng)用的過程，你很難去總結(jié)出這樣一個指標(biāo)，也很難進行針對性的提升?！甭櫲A說。
第4篇：高性能計算機范文
關(guān)鍵詞：高性能計算 加速比 性能評價
中圖分類號：TP31 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：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，對高性能計算系統(tǒng)的要求也有所不同。比如，通信密集型的算法對機器的網(wǎng)絡(luò)性能要求較高，計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算系統(tǒng)，如何評測和選擇適合氣象數(shù)值天氣預(yù)報業(yè)務(wù)應(yīng)用的高性能計算系統(tǒng)是必須解決的問題。
1 HPC系統(tǒng)性能評測指標(biāo)
在評測高性能計算系統(tǒng)時，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給出了高性能計算系統(tǒng)基本性能參數(shù)。對于高性能計算應(yīng)用的性能評價，則還有計算規(guī)模、計算時間、計算效率、并行加速比等評價指標(biāo)。
高性能計算機系統(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)、存儲層次結(jié)構(gòu)、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞鹊牟町?，系統(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)也確實難以表征系統(tǒng)的綜合性能，因此需要進一步作高性能計算系統(tǒng)的綜合性能評測。
2 HPC系統(tǒng)性能評測方法
高性能計算系統(tǒng)性能評測方法主要包括基準(zhǔn)測試和實際工作負(fù)載驅(qū)動測試兩類?；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，還需要考慮數(shù)據(jù)集以及運行規(guī)模等方面的問題。
在性能評測中實際工作負(fù)載驅(qū)動測試也是一個極其重要的測評指標(biāo)。實際工作負(fù)載驅(qū)動測試[3]是指采用用戶自己的業(yè)務(wù)應(yīng)用程序進行實際的測試。通常高性能計算機的峰值性能與實際應(yīng)用/實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算機系統(tǒng)可獲得的最高理論性能值，它不能反應(yīng)系統(tǒng)的實際性能。在性能測評中實際工作負(fù)載驅(qū)動測試是一個極其重要的測評指標(biāo)。
3 系統(tǒng)性能評測方案設(shè)計
氣象數(shù)值預(yù)報是高性能計算應(yīng)用的一個傳統(tǒng)領(lǐng)域，復(fù)雜的氣候三維模型對高性能計算有著巨大需求。省級氣象行業(yè)的主流數(shù)值預(yù)報模式的類型主要有中尺度非靜力格點模式MM5（Mesoscale Model5）、WRF（Weather Research and Forecasting）、中國新一代數(shù)值預(yù)報模式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)報模式的特點是計算量巨大、通訊極為密集、實時性強，因此在測試方案設(shè)計上，需要重點關(guān)注并測試高性能計算機系統(tǒng)的高性能浮點處理能力、高性能網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和系統(tǒng)的高穩(wěn)定性這3個主要方面。
在建設(shè)氣象高性能計算系統(tǒng)過程中，采用了以實際數(shù)值預(yù)報模式測試為主、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咝阅苡嬎阆到y(tǒng)的需求，利用實際工作應(yīng)用程序進行測試更有針對性，更具實用價值，為氣象部門購買高性能計算機系統(tǒng)提供依據(jù)。各項測試分為非優(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器潛在性能的機會，在測試廠家的技術(shù)實力的同時，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)用需求的高性能計算機系統(tǒng)。
氣象高性能計算系統(tǒng)測評方案具體分為應(yīng)用測試、基準(zhǔn)測試、功能測試和測試題4個部分。通過對兩個氣候和氣象預(yù)報模式的測試，來驗證和確定廠家的高性能計算機是否適合氣象數(shù)值預(yù)報目標(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)點互連網(wǎng)速度、通信延遲、內(nèi)存帶寬等等。
4 系統(tǒng)性能評測結(jié)果分析
4.1 測量時間分析
時間是高性能計算機性能測量的主要標(biāo)準(zhǔn)。測量某一任務(wù)所花的全部時間稱響應(yīng)時間。響應(yīng)時間[4]也稱墻鐘時間或周轉(zhuǎn)時間。響應(yīng)時間=CPU時間（用戶+系統(tǒng)）+ I/O時間+通信時間。一個程序的CPU時間包含用戶CPU時間（執(zhí)行程序的時間）和系統(tǒng)CPU時間（操作系統(tǒng)的開銷）。系統(tǒng)性能對應(yīng)于響應(yīng)時間，而CPU性能對應(yīng)于用戶CPU時間。
從實際業(yè)務(wù)運行時間與峰值速度的比較圖1中可以看到：高性能計算機的峰值性能與業(yè)務(wù)實際應(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)運行提供的實際業(yè)務(wù)應(yīng)用模式所需的墻鐘時間是最少的，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，但是運行實際業(yè)務(wù)程序所需的時間卻較長。
第5篇：高性能計算機范文
“頂天”更要“立地”
很多高性能計算機的從業(yè)者已經(jīng)淡化了對“運算速度”的追求。曙光4000A速度超過每秒10萬億次時，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，他說中科院計算所系統(tǒng)結(jié)構(gòu)研究所未來的重點是做“普及大眾的計算機”，怎樣把高性能計算機的成本降下來、穩(wěn)定性提高、功耗降低、管理更方便，這是比提高運算速度更難的事。
孫凝暉說，高性能計算機的發(fā)展可分為三個階段: 第一階段是打破“玻璃房子”，國外不再對中國實行禁運；第二是高性能機要產(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)計人員的桌面上能裝一個高性能計算機。
中國經(jīng)濟的體制結(jié)構(gòu)正在發(fā)生轉(zhuǎn)變，粗放型的經(jīng)濟增長模式正在萎縮，取而代之的，是越來越多地依靠科技研發(fā)和原創(chuàng)設(shè)計商業(yè)機會，這意味著普通的商業(yè)用戶對高性能計算機的需求會增多。
在曙光公司的規(guī)劃里，2008年將研制出運算速度達到每秒百萬億次的高性能計算機。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，曙光高性能機器已經(jīng)賣了290多套?！啊l(wèi)星’（指運算速度在世界水平的高性能計算機）要放，因為那樣可以提高品牌的認(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。”
“運算速度進入T0P 500的那些機器，如同高性能計算機的‘塔尖’，沒有廣泛應(yīng)用的‘塔身’和‘塔基’，這個塔是搖搖欲墜的?！蓖醵鳀|說，我國高性能計算機一定要重視應(yīng)用。
“頂天立地”是我國高性能計算機發(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)融入實際應(yīng)用的解決方案中。
相對“頂天”，國產(chǎn)高性能計算機的“立地”更難。
“國外品牌進入銀行、電信等領(lǐng)域比較早，經(jīng)驗很豐富，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)器要進入銀行等金融市場非常難?！甭?lián)想集團首席科學(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，因為國產(chǎn)品牌在實際上運用少，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月多個關(guān)鍵應(yīng)用正式在浪潮天梭TS20000系統(tǒng)中運行。漯河市公安局通訊科張居輝科長在接受采訪時說，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)國外品牌的造價太高，遠超過了原先的預(yù)算，而且機器系統(tǒng)復(fù)雜，該局現(xiàn)有的技術(shù)人員恐怕維護起來有一點吃力，如果請國外公司來維護，費用又是一大筆錢。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。高性能計算機也不例外。
模式要創(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)用高性能計算，讓高性能計算平民化，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)濟實力、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算產(chǎn)品來用上高性能計算是不切實際的。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。而將高性能計算作為一種公共服務(wù)，立足高性能計算應(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)的機構(gòu)平臺的出現(xiàn)，為高性能計算的平民化開創(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)的上海超級計算中心，已經(jīng)成為了這種模式應(yīng)用探索的一面旗幟。
上海超級計算中心（SSC）成立于2000年12月，是中國第一個面向社會開放、資源共享的高性能計算公共服務(wù)平臺。上海超級計算中心自投入運行以來，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算應(yīng)用服務(wù)，在氣象預(yù)報、藥物設(shè)計、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)平臺的重要作用。2004年上海超級計算中心引進了峰值速度超過10萬億次/秒的“曙光4000A”高性能計算機，更是實現(xiàn)了中心高性能計算研發(fā)與應(yīng)用雙跨越。
上海超級計算中心副主任袁俊告訴記者，“上海超級計算中心目前配置了相對比較豐富的高性能計算應(yīng)用軟件，并且組建了一支高素質(zhì)的人才隊伍。上海超級計算中心的發(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算公共資源服務(wù)中心、高性能計算技術(shù)支持中心、高性能計算增值服務(wù)中心。
值得一提的是，曙光4000A是曙光公司和上海超級計算中心聯(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)高性能計算機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)類似高性能計算這樣投入大、回報時間長的產(chǎn)品，企業(yè)進入或者退出高性能計算領(lǐng)域都是可以理解的。高性能計算屬于基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，必須由政府牽頭去進行研究推進?！币晃焕显菏拷邮懿稍L時說。在這次采訪中，相關(guān)的從業(yè)人員呼吁政府加大推進高性能計算機發(fā)展的聲音不止一次聽到。
浪潮集團高級副總裁王恩東甚至建議，國家相關(guān)機構(gòu)在采購高性能機時，應(yīng)優(yōu)先采購國產(chǎn)品牌。但目前這點完全沒有體現(xiàn)出來。
國家和相關(guān)高校要推進高性能人才的培養(yǎng)也成為焦點。 目前中國專門從事高性能計算研究的人才積累不如國外，跨學(xué)科高性能計算應(yīng)用人才缺乏，持續(xù)加強高性能計算人才的培養(yǎng)刻不容緩。
作為人才培養(yǎng)搖籃的教育機構(gòu)，對于擔(dān)負(fù)起高性能計算人才的培養(yǎng)責(zé)無旁貸。目前有一些高等院校已經(jīng)搭建起高性能計算系統(tǒng)，高性能計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)合型高性能計算人才，應(yīng)該是下一階段高等院校高性能計算應(yīng)用的一個重點。
第6篇：高性能計算機范文
高性能計算集群逐漸替代專用、昂貴的超級計算機對大規(guī)模并行應(yīng)用構(gòu)建原型、調(diào)試和運行。
基于PCs或工作站的高性能計算快速部署及其可靠性和可管理性研究，對高性能計算集群在科學(xué)研究和工程計算等領(lǐng)域的應(yīng)用，促進高性能計算技術(shù)的應(yīng)用方面具有深遠的意義。
本文以O(shè)SCAR集群為實例，部署一個五結(jié)點的集群環(huán)境并運行簡單的并行測試?yán)印?/p>
關(guān)鍵詞：高性能計算；集群；OSCAR；MPI；并行計算
中圖分類號：TP312文獻標(biāo)識碼：A文章編號：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計算機逐漸向由單個或多個處理器的PCs或工作站[1]組成的價廉、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)化計算機（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計算機的出現(xiàn)。
自1994年美國航空航天局（NASA）的Goddard航天中心采用16個66MHz 處理器的PCs和10Mbit/s 以太網(wǎng)組成了第一個計算機集群系統(tǒng)（Beowulf Cluster）[2]以來，隨著計算機制造技術(shù)的飛速發(fā)展，硬件設(shè)備逐步實現(xiàn)商品化和標(biāo)準(zhǔn)化，PC機的性能越來越高而價格越來越低；同時開源的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，高性能計算集群逐漸發(fā)展起來，成為主流的高性能計算平臺，在2007年11月Top500的分析報告中，采用集群架構(gòu)的超級計算機系統(tǒng)已占81.2%[3]。
使用高性能計算集群對并行應(yīng)用構(gòu)建原型、調(diào)試、運行逐漸替代使用專用，特別是昂貴的并行計算平臺。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算集群快速部署及其可管理性和可靠性研究，對高性能計算集群在科學(xué)研究和工程計算等領(lǐng)域的應(yīng)用，促進高性能計算技術(shù)的應(yīng)用方面具有深遠的意義。
2 集群系統(tǒng)架構(gòu)
高性能計算集群是一種并行處理系統(tǒng)，由多個連接在一起的獨立計算機組成，像一個單獨集成的計算資源一樣協(xié)同工作[5]，用來解決具有重大挑戰(zhàn)的問題。集群是全體計算機（結(jié)點）的集合，這些計算機由高性能網(wǎng)絡(luò)或局域網(wǎng)物理互連。一般情況下，每個計算機結(jié)點是一臺PC機、工作站或SMP服務(wù)器。重要的是，所有集群結(jié)點能一起協(xié)同工作，如同一個單一集成的計算資源提供服務(wù)。集群概念帶來了許多好處，其中重要的是能用性、可用性、可擴展性和性能價格比。
從硬件架構(gòu)看，集群結(jié)點可以是PCs、工作站、SMP服務(wù)器，甚至子集群。但集群各結(jié)點在保持本身計算機系統(tǒng)完備性的同時，能夠相互協(xié)作，形成單一、集成的計算資源。典型集群系統(tǒng)包括下列結(jié)構(gòu)組件[5]，如圖1所示。
多個高性能計算機（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：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)點映像。OSCAR集群工具套件提供了構(gòu)建和運行一個高性能計算集群所需要的工具。在安裝OSCAR的同時也默認(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是一個基于映像的安裝包，可通過使用SIS來引導(dǎo)節(jié)點的安裝：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在所有的節(jié)點上運行。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€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PCs結(jié)點，100Mbit/s以太網(wǎng)互連網(wǎng)絡(luò)搭建一個OSCAR集群環(huán)境。
(1)硬件環(huán)境
管理結(jié)點：一臺Intel Pentium3 2.0GHz處理器，256MB內(nèi)存，20GB硬盤存儲。
計算節(jié)點：四臺Intel Pentium3 2.0GHz處理器，256MB內(nèi)存，20GB硬盤存儲。
互連網(wǎng)絡(luò)：100Mbit/s 以太網(wǎng)交換機。
(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：擴展的C3集群管理工具；
Netbootmgr：管理結(jié)點PXE啟動；
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)用戶方便快捷地進行集群的安裝和配置，用只需要按步驟點擊向?qū)О粹o，每一個步驟都會有按鈕，點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)點從網(wǎng)絡(luò)啟動，等待所有的結(jié)點從網(wǎng)絡(luò)啟動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。該程序打印參與運算的結(jié)點主機名及進程ID，存儲為hello.c，運用mpi命令進行編譯、運行：
#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集群為實例，快速部署一個五結(jié)點的集群環(huán)境并運行簡單的并行測試?yán)印８咝阅苡嬎慵簩⒅饾u替代專用、特別是昂貴的超級計算機對大規(guī)模并行應(yīng)用構(gòu)建原型、調(diào)試和運行。基于PCs或工作站的高性能計算快速部署及其可靠性和可管理性研究，對高性能計算集群在科學(xué)研究和工程計算等領(lǐng)域的應(yīng)用，促進高性能計算技術(shù)的應(yīng)用方面具有深遠的意義。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，是高性能計算集群更好地為科學(xué)、工程計算服務(wù)。
參考文獻：
[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：高性能計算機范文
2005年12月，浪潮高性能計算創(chuàng)新獎勵基金管理委員會在京正式征集成果，對獲獎項目、獲獎機構(gòu)或人員頒發(fā)獎勵證書和獎金，同時2006年“浪潮高性能計算創(chuàng)新獎勵基金”成果征集公告。
據(jù)IDC統(tǒng)計，中國的高性能計算市場年增長率達到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)達到2.325萬臺；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。
據(jù)了解，“浪潮高性能計算創(chuàng)新獎勵基金”，是國家“863計劃”計算機軟硬件技術(shù)主題專家組與浪潮集團聯(lián)合設(shè)立的一項長期的社會獎勵基金。該獎勵基金主要面向國內(nèi)高性能計算機和商用高性能服務(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，推動國內(nèi)高性能計算領(lǐng)域的研究、開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。胡雷鈞說，這是浪潮回報社會的一種方式。
胡雷鈞介紹，高性能計算從市場應(yīng)用角度大致分為兩個部分：高性能科學(xué)計算（HPC）和高性能商用計算（HPS）。前者對服務(wù)器的計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。高性能商用計算占到整個高性能計算市場份額的95%。
胡雷鈞認(rèn)為，國產(chǎn)高性能要實現(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算市場，發(fā)展具有強大事務(wù)處理能力的高性能系統(tǒng)。這其中，實現(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)展重點應(yīng)該是商用高端應(yīng)用，圍繞商用高端應(yīng)用，重點發(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)取得了長足的進步。據(jù)不完全統(tǒng)計，863項目在高性能計算領(lǐng)域已經(jīng)鑒定的成果近400項，這些成果中已應(yīng)用的成果有230多項，已形成產(chǎn)品并取得明顯效益的有80多項。
但是，胡雷鈞介紹，與國際先進水平相比較，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)展模式上都有待進一步提升。
第8篇：高性能計算機范文
高性能計算是計算機科學(xué)的一個分支,研究并行算法和開發(fā)相關(guān)軟件,致力于開發(fā)高性能計算機。在科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的今天,高性能計算已經(jīng)成為科學(xué)技術(shù)發(fā)展和重大工程設(shè)計中具有戰(zhàn)略意義的研究手段,它與傳統(tǒng)的理論研究和實驗室實驗一起構(gòu)成了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和工程設(shè)計中互相補充、互相關(guān)聯(lián)的研究方法,提高了科學(xué)研究的能力,促進和推動了現(xiàn)代科學(xué)與工程技術(shù)的發(fā)展。美國等發(fā)達國家在高性能計算方面發(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施。目前,高性能計算在國內(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)進行結(jié)合,從而為生物醫(yī)學(xué)提供有價值的信息作為參考依據(jù)更是被一些主流研究機構(gòu)視為重要的應(yīng)用。目前,我國的高性能計算雖然與發(fā)達國家相比還有很大的差距,但在很多的科技領(lǐng)域已經(jīng)通過有效地引進和運用高性能計算取得了很多的科研成果。
鑒于目前高性能計算在國內(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月購置和引進了中醫(yī)藥行業(yè)第一套高性能計算系統(tǒng)——曙光tc 2600刀片服務(wù)器。該系統(tǒng)具有50個計算節(jié)點,2個數(shù)據(jù)庫節(jié)點,1個i/o節(jié)點,1個管理節(jié)點,一個登陸節(jié)點,共計55個節(jié)點,存貯達4 t容量,峰值浮點計算能力11 800億次/s,實測并行性能8 600億次/s。在2007年12月完成了設(shè)備的驗貨、安裝、調(diào)試、測試、驗收,目前已經(jīng)測試運行了linpack、pmb、iozone、stream等程序,以及生物計算領(lǐng)域的vasp應(yīng)用程序；安裝了中國科學(xué)院計算技術(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)計算機系合作進行中醫(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臺刀片機組成；i/o管理節(jié)點2臺；登錄節(jié)點1臺；數(shù)據(jù)庫節(jié)點2臺,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)引進的第一套高性能計算設(shè)備,由于中醫(yī)藥行業(yè)的獨特性,目前國內(nèi)外還沒有這方面成熟的行業(yè)應(yīng)用經(jīng)驗可供參考,如何使高性能計算盡快成功應(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。
上海超級計算中心：上海超級計算中心成立于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)第一個面向社會開放,資源共享、設(shè)施一流、功能齊全的高性能計算公共服務(wù)平臺,目前已經(jīng)在氣象預(yù)報、藥物設(shè)計、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)計中心成立于2001年,是一個以基因信息和蛋白結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ),以藥物設(shè)計、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的用于分子生物學(xué)和藥物研究的實驗儀器設(shè)備,以及sgi(64個cpu)和國產(chǎn)“神威”高性能計算機之外,還擁有最先進的分子模擬和藥物設(shè)計軟件,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病毒的致病機理、藥物設(shè)計、虛擬篩選和分子水平篩選的工作中高性能計算發(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)展動向,及時組織跨學(xué)科、跨科研院所和跨地區(qū)的交叉學(xué)科研究隊伍,開展高性能藥物研發(fā)網(wǎng)格技術(shù)研究,該項研究2002年獲得“863”計劃“高性能計算機及其核心軟件專項”的支持,研究人員針對高通量虛擬篩選計算量和數(shù)據(jù)量大的特點,開展了藥物設(shè)計網(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。目前,上海、北京和香港地區(qū)的多個超級計算機和計算機機群等計算資源已經(jīng)加入這一平臺,形成了超過每秒萬億次浮點運算能力的應(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行了異機(不同型號的計算機之間)并行化,安裝在該技術(shù)平臺上；同時,在該平臺上還安裝了含有120萬個化合物信息的數(shù)據(jù)庫和各類藥物靶標(biāo)蛋白結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫,在該平臺上開展了多項國際合作研究。新藥研發(fā)網(wǎng)格的建立,為真正實現(xiàn)公共計算和數(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)在高性能計算平臺上實施大規(guī)模隨機篩選。在對篩選發(fā)現(xiàn)的活性化合物進行結(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展,如在與瑞士actelion 醫(yī)藥公司的合作中發(fā)現(xiàn)了一個至今尚未見報道的神經(jīng)調(diào)節(jié)膚 u-1受體選擇性小分子激動劑；與日本田邊制藥株式會社開展原創(chuàng)藥物篩選合作研究中發(fā)現(xiàn)了一個具有高度生物活性、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,建立了我國首個具有國際先進水平的高內(nèi)涵藥物篩選技術(shù)平臺并投入實用。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)奠定了堅實的基礎(chǔ)。
復(fù)旦張江新藥篩選及評價研發(fā)平臺：在新藥篩選及評價研發(fā)平臺的基礎(chǔ)上,復(fù)旦張江與中國藥物研發(fā)領(lǐng)域的頂級機構(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價模型,在高性能計算平臺上對有可能成為新藥的化合物進行篩選和評價,成功建立了新藥篩選及評價研發(fā)平臺。
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算廠商蜆殼星盈合作,引入了星盈億萬次實時協(xié)作式超級刀片計算機系統(tǒng)并建立了具備國際領(lǐng)先水平的生物科學(xué)超級計算和研究中心,為科研人員的研究課題提供了強大計算服務(wù)平臺。
中國科學(xué)院昆明動物研究所：昆明動物研究所是中國科學(xué)院所屬的20多個生物類研究所之一,也是國內(nèi)一流的動物研究機構(gòu)之一。他們購置了一套曙光峰值運算能力為2.75萬億/s的高性能計算系統(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)知名刀片高性能計算服務(wù)器廠商蜆殼星盈合作,引入了星盈億萬次實時協(xié)作式超級刀片計算機系統(tǒng),并建立了具備國際領(lǐng)先水平的生物科學(xué)超級計算和研究中心,為科研人員的研究課題提供了強大計算服務(wù)平臺。
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)上進行藥物設(shè)計,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原子,高性能計算的應(yīng)用在研究中起到重要的作用。他們購置了擁有102個節(jié)點的浪潮天梭高性能集群,通過該計算平臺,利用上百個節(jié)點進行并行計算可提高模擬效率幾十倍,過去利用單機工作站幾天才能完成的實驗?zāi)M,現(xiàn)在幾個小時就可以完成,大大提高了科研的進度。
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)模的海量計算。有些計算任務(wù)如果使用現(xiàn)有的計算機需要1個月,甚至1年的時間才能完成,所以只有引進高性能計算產(chǎn)品才能滿足研究中心的計算任務(wù)。華大研究中心使用了與中國科學(xué)院計算所聯(lián)合研制,專門為生物信息學(xué)研究使用的“曙光4000 h”高性能計算系統(tǒng),以及ibm、sun等廠商的高性能計算產(chǎn)品,他們利用這些高性能計算系統(tǒng)完成了1%人類基因組計劃、超級雜交水稻基因組測序等諸多科研項目。
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)超級計算與研究中心,引進了一套星盈萬億次實時協(xié)作式超級刀片計算機系統(tǒng),研究人員在超級刀片計算平臺,使用blat、estalign等程序研究基因轉(zhuǎn)錄和可變剪接等問題時,利用56個計算節(jié)點并行運行blat,僅耗時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周時間。
第9篇：高性能計算機范文
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)示著全新高性能計算(HPC)時代的到來。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力學(xué)等需要超高性能、低功耗以及簡單可編程性的計算應(yīng)用。TI不但為HPC提供免費優(yōu)化庫，無需花費時間優(yōu)化代碼，便可更便捷地實現(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運算性能以及極高的密度與集成度。加上各種支持高速、低時延以及可實現(xiàn)互連連接的插槽等選項，TIDSP確實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。電信計算刀片及多核處理器平臺制造商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1～2萬億次浮點運算性能的全長卡，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：“今年早些時候我們DSPC-8681以來，該產(chǎn)品已經(jīng)在高強度計算雷達與醫(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)用客戶的評估，而且還將在超級計算領(lǐng)域全面發(fā)揮C6678多核DSP的潛力。”
