《高性能计算机讲义》PPT课件

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1、21世纪的计算机科学陈国良国家高性能计算中心（合肥）Email:glchen@ustc.edu.cnHomepage:http://www.nhpcc.ustc.edu.cn目录计算和计算机科学计算科学与计算机科学计算与计算机科学的特点、地位、与作用计算与计算机科学的基本研究内容计算和计算机科学的应用高性能计算学科高性能计算硬件算法软件应用教育与人才培养建立计算机科学发展的“生态系统”WHAT：什么是计算机科学发展的“生态系统”？WHY：为什么要维持平衡的“生态系统”？HOW：如何建立计算机科学发展的“生态系统”？结论名人名言科学发现与竞争的计算机科学支撑基础

2、简短结论2021/8/222国家高性能计算中心（合肥）1、计算与计算机科学(1)计算科学定义：计算科学是应用计算能力解决真实问题的一门学科。科学发现的第三支柱：计算科学、理论科学与实验科学并列成为科学发现的三大支柱。该说法已被科学文献广泛引用，并在美国得到国会听证、联邦和私人企业报告和承认。计算机科学直观定义：计算机科学的含意是强调算法和软件、硬件和系统、应用技术基础等。计算科学与计算机科学的关系：计算机科学是计算科学的核心和重要组成部分，两者密切相关，且它们所涵盖的内容有颇多的重叠。1.1计算科学与计算机科学2021/8/223国家高性能计算中心（合肥）1、

3、计算与计算机科学(2)特点知识强度高(涉及面广)、应用面广(无处不在的学科)、有益于其它所有研究领域和无政治色彩的中性学科。地位与作用科学发现和人类社会文明进步的第三支柱。具有促进其它学科发展的基础作用：21世纪科学上最重要的和经济上最有前途的研究前沿，有可能通过熟练掌握和运用先进的计算技术科学获得解决。具有解决21世纪重大科学问题的综合作用：有助于研究交叉学科的相互影响；越来越多的新科学发现位于传统学科的交叉之处，而计算科学除了计算外，它能综合地研究这种多学科问题。是21世纪科学与工程发现的最普遍模式：当今科学与工程的特点是计算性和多学科性，计算科学的贡献是

4、通过多学科结合来解决问题。1.2计算和计算机科学的特点、地位与作用2021/8/224国家高性能计算中心（合肥）1、计算与计算机科学(3)算法与软件计算理论与计算方法，算法设计与分析，算法实现与编程。系统软件(编译和OS)，应用软件(开发工具与环境)。程序设计和语言，软件工程与技术。硬件与系统定制与商用现成技术(COTS)的高性能微处理器。新型和混合式先进体系结构及其性能评价。I/O和存储设备，电源，冷却和封装等。1.3计算和计算机科学基本研究内容（1）2021/8/225国家高性能计算中心（合肥）1、计算与计算机科学(4)应用基础系统建模和计算机模拟：计算数

5、学家、计算机科学家、应用领域专家共同对应用问题建立物理数学模型和施行计算机模拟。网络技术：包括快速、安全地提供计算资源、数据资源、用户接口标准以及异构组网(光网、电网、无线网等)技术。数据分析、管理和可视化：包括各种数据密集型计算应用的数据挖掘、存储、检索、处理、分析、管理和科学计算可视化等。各种常用应用使能(enabling)技术(网格产生、问题求解器、模版与可重用软件等)，确保计算科学在不同应用领域中的成功有效应用。1.3计算和计算机科学基本研究内容(2）2021/8/226国家高性能计算中心（合肥）1、计算与计算机科学(5)从传统应用到新兴应用历史上，物

6、理和工程科学是计算和计算机科学应用驱动者。现今，像生物科学(从基于实验发展为基于计算、从个体研究发展为跨学科研究、从注意数值技术发展为生物医学计算方法等)等是计算和计算机科学的受益者。将来，社会科学和人文科学则是计算和计算机科学的主要消费者。1.4计算和计算机科学的应用(1)2021/8/227国家高性能计算中心（合肥）1、计算与计算机科学(6)应用实例社会科学社会经济学：利用宏观经济理论和计算经济学(行为方程)来模拟经济活动，施行动态调整平衡，预测货币政策变化所带来的经济含义，修正改变金融政策来防止经济动荡。社会行为科学：当社会和行为科学家面临巨大的数据需要

7、理解和保护这些数据时，社会科学家和计算科学家加强合作是最有利的；社会科学家可帮助计算科学家理解在社会生态系统中怎样运用计算机科学；行为科学家也能帮助计算机科学家开发良好的人机交互模型；心理学家和语言学家同计算机科学家合作，能联合开发易于理解、使用和语言翻译的计算机程序，等等。主体经济学：通过相互作用主体(包括个体、社会群体、机构、生物实体、物质实体等)动态系统建模来研究经济现象和规律，以达到理解以往的经验和规范作用，定量分析和发展理论以及改进方法等之目的。1.4计算和计算机科学的应用（2）2021/8/228国家高性能计算中心（合肥）1、计算与计算机科学(7)

8、物理科学挖掘资料发现新星球(褐矮星)：