超级计算机技术.pdf

目录

你应该知道的超级计算机2

超级计算机的五大形态2

当今主流：机群式超级计算机概况5

机群的软件系统8

衡量机群的计算性能的指标9

试试看，构建一个低成本的小型机群系统！9

“天河一号”的硬件与软件系统有啥不同？10

超级计算机都有哪些用武之地？13

写在最后：超级计算机的未来征程15

在去年10月底，长沙举办的中国高性能计算学术年会上，国防科技大学研制的千万亿次超

级计算机天河一号“”成为焦点，这是我国国内计算能力最高的超级计算机，而且标志着我国

超级计算机的研发能力成功实现了千万亿次计算的跨越。超级计算机不仅体现了一个国家战

略性高技术的发展水平，也是与科技创新、国计民生密切相关的重要基础设施。超级计算机

的各种应用，实际上会以不同的方式影响到我们每个人，这些似乎遥不可及的超级计算机实

际上离我们非常近“”。

你应该知道的超级计算机

目前各种超级计算机的高速处理能力基本上都是利用并行体系结构实现的，并行计算

(ParallelComputing)已成为提高处理性能的关键技术之一。简单地讲，并行计算技术就是

用同时运行的多个处理机或计算机来处理同一任务，从而大幅度提高任务的处理速度、缩短

了任务的处理时间。

超级计算机的五大形态

在超级计算机技术的发展历程中，先后出现过多种超级计算机并行体系结构，主要有

如下5种。

●并行向量处理(ParallelVectorProcessing，PVP)系统

并行向量处理结构

采用一定数量的、并行运行的向量处理器和共享式内存(SharedMemory，SM)结构的

计算机系统。PVP系统的SM结构，也就是采用高带宽的交叉开关将各个向量处理器与其

共享的内存模块连接。向量处理器(VectorProcessor)的一条指令能够同时对多个数据项(向

量矩阵)执行运算，而一般的通用CPU属于标量处理器(ScalarProcessor)，每次只能对一

个数据项进行处理。其代表机型有CrayXMP、CrayYNP、NECSX2、我国的银河一号

和二号等。

●对称式多处理(SymmetricMultiProcessing，SMP)系统

对称式多处理结构

采用一定数量、并行运行的微处理器和共享式内存(SM)结构的计算机系统，各处理器

通过系统总线或交叉开关连接共享的内存模块，可均等“”或对称“”地共享内存和其它系统资

源并由同一操作系统管理，提高整个系统的数据处理能力，因此SMP属于一致性内存访问“”

(UniformMemoryAccess，UMA)方式，SMP的代表机型有IBMR50、SGIPowerChal

lenge、SunSPARCCenter2000、曙光一号等。

●分布式共享内存(DistributedSharedMemory，DSM)系统

分布式共享内存结构

由一定数量的并行处理节点(Node)组成，每个节点都是一个相对完整的计算单元(配置

有处理器和内存模块)，各节点通过高速网络互连，系统由单一操作系统管理，分布于各个

节点的全部内存被统一编址，可由所有用户共享。与SMP不同，DSM对内存资源的共享

是非对称的，因为每个节点访问本地内存与远程节点内存时的延迟和带宽是不同的，故DS

M系统属于非一致性内存访问“”(Non-UniformMemoryAccess，NUMA)方式，其代表机型

有SGIOrigin2000/3000、SequentNUMA-Q、HP/ConvexSPP1600、银河三号和神威

一号等。

●大规模并行处理(MassiveParallelProcessing，MPP)系统