Ch1 高等计算机的核心技术——并行处理.ppt

（2）DOE（能源部）支持的ASIC计划 （Accelerated Strategic Computing Initiative） 保证在21世纪美国在核研究和核储备继续处于领先地位。 以Los Alamos，Sandia和Lawrence Livermore 三个国家实验室为核心，组成遍及美国不同地区的“拆墙合作”。 为建立Virtual Laboratory奠定基础。 研制出超级计算机系统：万亿次量级的计算机，2的50次幂（约千万亿）容量的数据库系统。 提供高效、好用的计算环境。 能实现基于网络的、分布式协同工作环境。 能提供高效的、点对点的计算设施。 在CORBA（common object request broker architecture）的环境下有效的把计算平台和有关应用进行系统集成。 负载平衡。 可裁剪性。 6.Models of Parallel Computers(1960s-1980s) Data MIMD SIMD Instruction Implication Multiple Data Streams Multiple Data Streams Single Instruction Streams Multiple Instruction Streams Single Program; Lots of data to have lots of parallelism; Programming is simpler since communication is always synchronized; Communications seperate from computation since instructions distinct May be many Programs Lots of programs to have lots of parallelism H/W construction is simpler using off-the-shelf uniprocessors communication merged with computation Implication Illiva IV、CM-2、MasPar Cray X-MP、Sequent、nCube 7.一些缩写 SPMD——Single Program Multiple DataStream MPMD——Multiple Program Multiple DataStream SIMD——Single Instruction Multiple Data MIMD——Multiple Instruction Multiple Data 5.核武器 核爆炸数值模拟，推断出不同结构与不同条件下核装置的能量释放效应。 压力： 几百万大气压 温度： 几千万摄氏度 能量在?秒级内释放出来。 设计一个核武器型号，从模型规律、调整各种参数到优选，需计算成百上千次核试验。 Los Alamos实验室要求计算一个模型的上限为8-10小时。 千万次机上算椭球程序的计算模型需要40-60CPU小时。 二维计算，每方向上网格点数取100，二维计算是一维的200倍，三维是一维的33000倍。若每维设1000网格点，则三维计算是一维的几十万倍之多。此时对主存储器容量要数十、数百亿字单元（64位）。 另外还有I/O能力的要求，可视化图形输出。 6.解决方案 只有开发并行处理技术才能满足要求： 3T performance： Teraflops of Computing Power Terabyte of Main Memory Terabyte/s of I/O bandwidth 第一章 高等计算机的核心技术——并行处理 1.1 什么是并行处理 1.2 为什么要开发并行处理技术 1.3 并行处理计算机结构沿革 1.3.1 向量机与多向量机 1.3.2 SIMD计算机 1.3.3 Shared-Memory Multiprocessors 1.3.4 Distributed-Memory Multiprocessors 1.3.5 四类实用的并行系统 1.4 其它并行处理计算机技术 1.3 并行处理计算机结构沿革 1.3.1 向量机与多向量机 向量机的结构如下图： Scalar Functional pipelines Scalar Control unit scalar processor scalar instruction Main Memory (Program and data) Mass S