并行计算机的发展趋势与应用前景

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1、并行计算机的发展趋势与应用前景国家智能计算机研究开发中心曙光信息产业有限公司李国杰以市场大量销售的主流微处理机芯片、主板甚至微机或工作站为基本单元构成并行计算机已成为发展高性能计算机的主要方向。微处理机芯片与并行处理是促使计算机性能飞速增长的两项主要技术。传统的以独家使用的芯片为主的高性能计算机将逐渐退出市场。过去人们常用的巨、大、中、小、微计算机分类也将逐步被两大类机器取代：一类是只有单处理机的微机与工作站(除了操作系统不同以外，高档微机与工作站的界限也日益模糊。)，另一类是各种不同档次的并行计

2、算机，机器的性能与规模将取决于系统所包含的处理机数目。以并行处理技术为基础的高性能计算机被认为是高技术的一个致高点，美、日、西欧等发达国家和一些发展中国家都制定了国家科研计划下大力气发展高性能计算机。我国也开始重视发展以并行处理技术为基础的高性能计算机产业和推广应用并行计算机。并行计算机的发展趋势与应用前景如何?从研制和使用并行机的角度出发，人们应注重哪些关键技术?我们在推广并行机时应消除哪些误解，注意哪些问题?本文就上述问题谈一些初浅看法，供大家参考。一、并行计算机的发展趋势并行处理机80年代初开始

3、较大量地进入市场。一开始多数采用SIMD和向量机方式，以Cray公司为代表，保持巨型机的领先地位。从80年代中期基于RISC技术的微处理芯片问世以来，计算机的性能有明显提高。86年以前向量机与小巨型机的性能每年平均增长35％左右，86年以后，微机工作站与基于微处理机的多处理机性能平均每年增加55％以上，也就是说，每隔一年半左右，计算机的性能就翻一番。由于MIMD计算机性能价格比高，可扩展性强，近几年发展较快，逐步抢占了传统向量机的市场。目前人们一致认为传统的向量机很难突破万亿次大关，MIMD分布存储多

4、处理机是唯一可以达到万亿次速度(Teraflops)的技术。高性能的并行计算机的主流究竟是“蚁群”方式(9上百万台功能较弱的机器构成一个大系统)还是“象阵”方式(最多几千台功能较强的机器组成)，80年代曾有一场大争论。1989年，并行处理的两位权威人士G.Bell(VAX系列总设计师)和W.Hillis(ConnectionMachine的总设计师)曾公开打赌，赌到1995年哪一类机器会成为主流机型。到今天，结论已经不言自明。CM系列并行机已不再生产，ThinkMachine公司已申请破产保护，转为

5、并行软件公司。以市场上容易买到的主流微处理机芯片为基础构造包含几十到几千台处理的多处理机或多计算机系统无疑已成为并行机的主流产品。连技术上十分先进但采用自家专门设计CPU芯片的KSR公司也濒于破产。一只无形的手在控制着并行机的发展，这就是市场。只有在市场上有竞争力的并行机产品才有生命力。并行机的体系结构已逐步殊途同归,SGI(Cray)、IBM、DEC、SUN等几大公司生产的并行机几乎都是采用现成的工作站或微机主板，甚至直接采用工作站或微机(多处理机)整机做基本单元，通过总线或专门设计的互连网连成一台

6、并行机，体系结构已逐渐走向标准化。专家们预测这种相对稳定的体系结构20年内不会有大的变化。由于芯片集成度提高，今后处理机芯片中将包含更多存储单元(一级和二级Cache)，出现处理器嵌在大量存储单元中的所谓主动存储器或智能存储器，克服存储速度远远跟不上处理机速度这一明显瓶颈。过去十分热门的并行机拓扑结构问题现在已不大受人关注，因为通信开销主要在软件，多经过几个结点不是大问题，而且采用Wormhole等传输技术以后，传送信息的时间与机器中结点距离关系不大。体系结构的逐步一致化为并行机的推广奠定了基础。目前

7、市场上能买到的并行机大致可分为以下几类：并行向量机PVP(如CrayC-90、HitachiSR2201等)，共享存储对称式多处理机SMP(如SGIPowerchallenge、IBMRS/6000PowerPCServer、SUNUltraEnterprises、HP9000、DEC8000、SequentSymmentry、CompaqProliant等)，分布式共享存储并行机DSM(如CrayT3D等)，大规模并行机MPP(如IBMSP-2,Intelparagon)，工作站机群，NOW或COW

8、，(如ConvexExemplar,DECAlphaFarm等)。Cray公司被SGI收购以后，主要的并行向量机供应商只剩下日本厂商。日本较重视峰值速度很高的并行向量机，即具有向量处理能力的并行机。最近Hitachi也向大规模并行处理方面发展，今年3月推出1024个RISC处理机(含伪量处理功能)的SR2201,峰值速度达3000亿次。对称式多处理机(SMP)是已基本成熟的并行机,多数公司推出16个处理机以下的共享存储多处理机，最近有些公司(如SUN公司