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1、2009年第54卷第8期:1043~1049《中国科学》杂志社评述www.scichina.comcsb.scichina.comSCIENCEINCHINAPRESS并行计算的一体化研究现状与发展趋势陈国良,孙广中,徐云,龙柏中国科学技术大学计算机科学与技术系,国家高性能计算中心(合肥),安徽省高性能计算重点实验室,合肥230027E-mail:glchen@ustc.edu.cn2008-12-02收稿,2009-03-02接受国家自然科学基金资助项目(批准号:60533020,60873210)摘要在过去
2、的20多年里,中国科学技术大学的研究团队逐渐形成了并行计算“结构-算关键词法-编程-应用”一体化的研究体系,也就是所谓的并行计算研究的生态环境.该文就并行并行计算一体化研究计算的一体化研究现状进行简要的综述,并结合多核系统、云计算、个人高性能计算机等多核对于并行计算一体化研究的影响,概要的展望了其发展趋势.云计算个人高性能计算机1并行计算简介具更有助于知识的发展.在不同的时期,人们的业绩不同,与其说是天赋智能所致,倒不如说是他们1.1并行计算的基本概念拥有的工具特性和软资源(非自然资源)不同所致”.并行计算是计
3、算机科学中重要的研究内容,已美国总统信息技术咨询委员会(PITAC)在致布什总统有几十年的发展历程.的“计算科学:确保美国竞争力”的报告中,有这么一用并行计算求解问题的大致过程为:对于一个段描述:“虽然计算本身也是一门学科,但其具有促给定的应用问题,首先,计算科学家将这个应用转化进其它学科发展的作用.21世纪科学上最重要的和经为一个数值或非数值的计算问题;然后计算机科学济上最有前途的研究前沿,有可能通过熟练掌握先家对此计算问题设计并行算法,并通过某种并行编[2]进的计算技术和运用计算科学得到解决”.程语言实现它
4、;最后应用领域的专家在某台具体的并行计算(parallelcomputing),简单的说,就是并行计算机上运行应用软件求解此问题.由此,我们在并行计算机上所做的计算,它和常说的高性能计可以很自然的发现并行计算由以下几个部分构成:算(highperformancecomputing)、超级计算(super并行计算机(并行计算的硬件平台),并行算法(并行computing)是同义词,因为任何高性能计算和超级计计算的理论基础),并行程序设计(并行计算的软件支算总离不开并行技术.撑),并行应用(并行计算的发展动力).这
5、些部分涉及到许多方面的研究者,包含了计算数学家、计算机科串行计算是指在单个计算机(具有单个中央处理学家、软件工程师和应用领域专家等[1].单元)上执行软件读写操作,逐个使用一系列指令解计算科学的发展使得“计算科学”已经与传统的决问题.并行计算是在串行计算的基础上演变而来,“理论科学”和“实验科学”并列成为推动科技发展和它努力仿真自然世界中,一个序列中含有众多同时社会文明进步的三大科学.同时,并行计算作为一种发生的、复杂且相关事件的事务状态.为利用并行计研究的工具,也逐渐融入到传统的“理论科学”和“实算,通常计算
6、问题表现为以下特征:①将计算任务验科学”中,如化学家哈姆佛雷·戴维爵士(SirHum-分解成多个部分,有助于同时解决;②在同一时间,phreyDavy)曾经明智地指出:“没有什么比应用新工由不同的执行部件执行多个程序指令;③多计算资引用格式:陈国良,孙广中,徐云,等.并行计算的一体化研究现状与发展趋势.科学通报,2009,54(8):1043~1049ChenGL,SunGZ,XuY,etal.Integratedresearchofparallelcomputing:Statusandfuture.Chine
7、seSciBull,2009,54(11):1845―1853,doi:10.1007/s11434-009-0261-92009年4月第54卷第8期源下解决问题的耗时要少于单个计算资源下的耗时.机)、并行计算的软件支撑(即并行程序设计)、并行计并行计算可分为时间上的并行和空间上的并行:前算的理论基础(即并行算法)以及并行计算的具体应者典型代表为流水线技术,后者则用多个处理器同用.由于长期以来并行计算的研究缺乏良好的研究[3]方法,导致并行计算的研究出现了参差不齐的局面.时的执行计算.目前的并行计算研究主要存在
8、以下几个方面的问题:1.2并行计算的一体化研究方法①近年并行算法本身的研究呈现低调的局面;②大并行计算早期的发展历程:从20世纪40年代开部分的并行应用的效率依然较低,无法高效的使用始的现代计算机发展历程可以分为两个明显的发展并行计算机的资源;③并行编程语言对于一般的编时代:串行计算时代和并行计算时代.每一个计算时程人员还不够简单易行,也缺乏高效的并行编程环代都从体系结构发展开始,接着
