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1、浅谈超级计算机1目录摘要3一引言3二相关基本理论描述3三超级计算机的结构41.对称多处理(SMP)42.大规模并行处理(MPP)43.机群(Cluster)44.群聚集(Constellations)4四超级计算机的应用及分类51.超级计算机的应用52.超级计算机的分类5五超级计算机的现状51.我国超级计算机现状52.中国最高性能计算机性能63.世界超级计算机现状74.世界顶级超级计算机75.或夺头筹96.相关资料107.峰值性能１２０６万亿次是质的飞跃10六超级计算机的意义及展望121.MPP结构仍是主流体系结构122.SSMP成为开发热点133.向量机继续发展13
2、4.NOW结构前景广阔135.亿亿级超级计算机14七参考文献152摘要超级计算机是一个国家科研实力的体现，它对国家安全，经济和社会发展具有举足轻重的意义。就世界和我国超级计算机的现状、用途分别进行了分析和阐述，并探讨超级计算机的发展方向。关键字：超级计算机概念结构应用分类现状一引言今年5月31日，第35届全球超级计算机TOP500排行榜在德国汉堡举行的SC10大会上发布。一个令华夏儿女自豪的消息随之传来：中国曙光公司制造的“星云”超级计算机以1.27Pflops的Linpack性能和2.98Pflops的峰值性能排名第二！这是我国超级计算机发展史上的又一座新的里程碑！
3、中国超级计算机技术的发展再次引起世人的关注。二相关基本理论描述超级计算机通常是指由数百数千甚至更多的处理器（机）组成的、能计算普通PC机和服务器不能完成的大型复杂课题的计算机。为了帮助大家更好的理解超级计算机的运算速度我们把普通计算机的运算速度比做成人的走路速度，那么超级计算机就达到了火箭的速度。在这样的运算速度前提下，人们可以通过数值模拟来预测和解释以前无法实验的自然现象。超级计算机技术已不再是一个新鲜的话题，美国IBM、日本NEC、中国曙光都已推出自己的超级计算机，但比较而言，以美国两院院士、“世界超级涡轮式刀片计算机之父”陈世卿博士为首的专家团队回归祖国后研发出
4、的超级计算机仍然具有绝对的优势。新一代的超级计算机采用涡轮式设计，每个刀片就是一个服务器，能实现协同工作，并可根据应用需要随时增减。单个机柜的运算能力可达460.8千亿次/秒，理论上协作式高性能超级计算机的浮点运算速度为100万亿次/秒，实际高性能运算速度测试的效率高达84.35%，是名列世界最高效率的超级计算机之一。通过先进的架构和设计，它实现了存储和运算的分开，确保用户数据、资料在软件系统更新或CPU升级时不受任何影响，保障了存储信息的安全，真正实现了保持长时、高效、可靠的运算并易于升级和维护的优势。目前（2010年10月）世界最快超级计算机为天津国家超级计算机中
5、心的天河-1A，速度为每秒2.5千万亿次，据悉该计算机采用了逾7000个英伟达生产的图形芯片3之上。缺点是由于对公共内存和致扩展能力有限。三超级计算机的结构根据Top500的分类方法,当前超级计算机的体系结构有以下几种。1.对称多处理(SMP)对称式多处理器(SMP)：SymmetricMulti-Processor的缩写。是指在一个计算机上汇集了一组处理器(多CPU)。各处理器完全相同,平等地访问软硬件资源,处理器间通过总线或者交叉开关相连,共享存储器,但有各自独立的Cache。SMP的优势在于其透明的编程模式,串行程序一般可不加修改直接运行于SMPI/O的竞争,加
6、上维护Cache一致性的开销,导2.大规模并行处理(MPP)MPP指在同一地点由大量处理器构成的并行计算机,一般以通用64位微处理器作为处理节点,多为分布存储方式,节点间通信用消息传递方式,其规模可扩展到数千节点。MPP系统的优点是峰值速度高,并有良好的可扩展性。主要缺点是消息传递能力与节点运算能力难以匹配。3.机群(Cluster)Cluster是用高速互连网络连接起来的一组微机或工作站,各节点都是独立的(有独立完整的内存和操作系统)计算机。互连常采用商用计算机网络(ATM、FDDI、以太网等),采用消息传递方式通信。它具有规模可扩展、性价比高等优点,缺点主要是多操
7、作系统难于管理和维护,而且通信延迟大。机群系统包括下列组件：高性能的计算结点机(PC、工作站或SMP)；具有较强网络功能的微内核操作系统；高效的网络/交换机(如千兆位以太网和Myrinet)；网卡；快速传输协议和服务；中间件层；并行程序设计环境与工具。4.群聚集(Constellations)Constellations指以大型SMP(处理器数目不少于16个)为节点构成的Cluster,各节点间通过高速专用网络互连,也称为机群SMP(Cluster-SMP或CSMP)。新近的巨型机多采用这种结构,如IBMASCIWhite系统由512个节点机构成,每
