超级计算机的现状、应用及展望

超级计算机的现状、应用及展望

　　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。

　　关键词：超级计算机 MPP结构 NOW结构

　　1 超级计算机的现状

　　1.1 超级计算机的分类

　　超级计算机可分两类，采用专用处理器或者采用标准兼容处理器。前者可以高效地处理同一类型问题，而后者则可一机多用，使用范围比较灵活、广泛。专一用途计算机多见于天体物理学、密码破译等领域。国际“象棋高手”“深蓝”、日本的“地球模拟器”都属于这样的超级计算机。据统计，500强超级计算机有232个是非专用系统，服务于军事、医药、气象、金融、能源、环境和制造业等众多领域。

　　1.2 世界超级计算机的现状

　　目前，世界排名前10位的超级计算机中美国有7台，但首位却是日本“地球模拟器”。该模拟器是2009年由日本电气公司开发成功，每秒运速为35.86万亿次，曾长时间保持世界超级计算机运速的最快记录。这一排名极大地刺激了美国，为此美国能源部赶快和IBM等公司合作研制，并于2009年9月开发成功了“地球模拟器”。日本也穷追猛赶并于2009年10月20日由日本电气公司宣布，已开发成功世界运速最快的“SX-8”超级计算机，每秒运速为 58万亿次，由5/2台计算机连接在一起，中央处理器由日本电气公司提供。美国国防部立即启动一项计划：开发一台每秒1 000万亿次超级计算机。而雄心勃勃的日本电气公司、东芝公司和日立制作所三家合作，抛出了一个具体计划，即于2010年开发出每秒运速为1 000万亿次以上的超级计算机，并且由日本东京大学牵头联合研制世界上最高速超级计算机“GRAPE-DR”，每秒可运行2 000万亿次。

　　1.3 中国超级计算机的现状

　　从1978年，邓小平同志在第一次全国科技大会上说：“中国要搞四个现代化，不能没有巨型机!”此后，我国计算机专家奋起直追，经过几十年不懈努力，取得了丰硕成果，“银河”、“曙光”、“神威”等高性能计算机的出现，使我国成为继美国、日本之后第三个具备自行开发高性能计算机的国家。

　　1983年，“银河I”在国防科技大学诞生;1992年，“银河II”10亿次巨型计算机在长沙通过鉴定;1997年，由国防科技大学计算机研究所研制的“银河III”并行举行计算机在北京通过国家鉴定。“银河III”并行巨型计算机袭用在用访存指令直接访问全局共享分布存储器，基于三维环网拓扑的宽带、低延迟通信、MPP资源管理与处理机调度、可移植PDI框架的并行I/O软件、面向多种语言、多目标机的具有统一中间代码结构的高性能优化编译，巨型计算机高性能网络软、硬件设计等技术方面属于领先水平，系统综合达到当前国际先进水平。

　　1993年，曙光1号由国家智能中心推出;1995年5月，曙光2号推出;此后陆续在1998年、1999年推出“曙光2000—I”、“曙光2000-II”超级服务器。

　　而1999年研制出的“神威”，其高性能主要表现在，它是一种可缩放大规模并行计算机系统，其峰值运算速度可高达每秒3 840亿浮点结果，位居当今全世界已投入商业运行的前500位高性能计算机的第48位。

　　2 超级计算机的用途推动其发展

　　超级计算机的应用十分广泛，其主要包括计算密集型(如大规模工程计算和数值模拟)、数据密集型(如数据仓库和数据采集)以及通信密集型(如协同工作和远程遥控)三个方面。超级计算机的进步极大地推动了这些应用的发展;反之，这些应用领域不断出现的新需求又直接地刺激了超级计算机的研究与开发。