超级计算机小论文

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1、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

2、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。2011年6月21日国际TOP500组织宣布，日本超级计算机“京”（Kcomputer）以每秒8162万亿次运算速度成为全球最快的超级计算机。由日本政府出资、富士通制造的巨型计算机“KComputer”目前落户于日本理化研究所，并成功从中国手中夺回运算速度排行榜第一的宝座。以每秒8162万亿次运算速度成为全球最快的超

3、级计算机。“KComputer”当前运算速度为每秒8千万亿次，而到2012年完全建成时，其运算速度将达到每秒一万万亿次。“KComputer”比现居第二的中国超级计算机速度快出约3倍，甚至比排名第2至第6的计算机运算速度总和还要快。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

4、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。1.并行向量处理(ParallelVectorProcessing，PVP)系统采用一定数量的、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(ScalarProc

5、essor)，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。2.对称式多处理(SymmetricMultiProcessing，SMP)系统采用一定数量、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，SM

6、P的代表机型有IBMR50、SGIPowerChallenge、SunSPARCCenter2000、曙光一号等。3.分布式共享内存(DistributedSharedMemory，DSM)系统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

7、DSM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。4.大规模并行处理(MassiveParallelProcessing，MPP)系统由成百上千计算节点组成的并行处理计算机系统，每个计算节点配置一个或多个处理器，各个节点相对独立，有各自独立的内存模块和操作系统。MPP系统的特点是可以获得很高的峰值运算速度，且由于系统的内存分布

8、于各个节点，所以MPP属于“分布式内存”(DistributedMemory，DM)结构，具有易扩展性。MPP的易扩展性使其能够与SMP、DSM等结合，于是出现了SMP-MPP(各个MPP节点采用SMP并行多处理机)和DSMMPP(各个节点采用DSM并行多处理机)等复合型超级计算机系统。MPP系统的代表机型主要有IBMSP2、IntelParagon、CRAYT3E、曙光1000等。5机群式超级计算机系统上世纪9