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解读:超级计算就是简单的CPU堆积吗?

归档日期:05-26       文本归类:多处理机      文章编辑:爱尚语录

  超级计算机(supercomputer),通常是指聚集数以千计万计甚至更多的处理器(机)能够执行一般个人电脑和服务器无法处理的大信息量高速运算的计算机。

  如果把普通计算机的运算速度比做成人走路,那么超级计算机就达到了火箭的速度。

  超级计算机需要很多专有的技术来保证众多的处理器(机)一起协同并行处理,它不是简单的CPU的堆积。超级计算机的发展经历了从向量机、对称多处理机、大规模并行处理机到目前主流的集群的体系结构的变化。

  集群架构是利用高速通信网络将专用于超级计算的计算节点服务器组进行互联,在并行程序设计与可视化人机交互集成开发环境的支持下,统一调度协同处理,来实现大量CPU计算能力的高效并行工作。

  超级计算涉及的关键技术非常多,包括适用于超级计算的多/众核处理器技术、高速大容量的数据缓存技术、能够处理大量并发请求的低延迟高带宽的互联网络技术、以及低能耗的降温散热技术等等。

  现在,人们已不满足于CPU的计算能力,正在发展辅助CPU进行计算的异构加速计算技术,可以令超级计算系统的计算能力在同等功耗下得到成倍的提升。

  此外,实现超级计算还需要能够将上述先进硬件组织起来共同计算的并行程序开发技术和监控管理、作业调度的技术。

  超级计算,应用为王。如何将上百万的处理器核心统一调度,并令应用程序能够将计算任务有效地分配在众多计算核心上,提升利用效率,是提升硬件指标之外超级计算领域关注的另一技术焦点。

  超级计算机的应用已不局限于基础科学研究领域,它正在经济建设、社会发展、人民生活的方方面面发挥着重要作用。

  油气勘探、新能源、飞机设计优化、大型流体机械节能、汽车碰撞模拟、高速列车设计、大型工程项目的模拟仿真等都有超级计算的用武之地。

  超级计算也和人民生活息息相关,精准数值天气预报、基于计算机模拟的新药发现、减灾防灾、环境污染治理、大规模信息服务、数据挖掘与知识发现、数字媒体与文化创意等都需要超级计算机的鼎力相助。

  打个比方,近期我国南方多省市遭受暴雨洪涝灾害,如果我们有足够强大的超级计算机和更精确的数值气象预报软件、更丰富的气象观测资料结合,那么一方面可以更精准地预报暴雨到来的时间、区域分布和降水预测,比如下午3点到4点某1平方公里范围区域的降水量会达到300毫米等,让公众做好准备;另一方面,也能结合特定区域的城市建筑、地质构造、市政设施等情况,去预测分析这样的降水量如何进行防灾减灾应对。

  从这个意义上来看,超级计算机真能应用好的话,可能未来自然灾害还是会发生,但造成的灾害损失就会小很多。

  超级计算机的商业价值主要体现在使用超级计算机研发出来的成果,推动产生巨大的社会和经济价值。比如过去传统的新药开发过程中需要对新药潜在化合物进行实验筛选,一种新药从研发、实验到批准进入临床需要至少十几年甚至几十年以上的时间,而在引入超级计算机后可以对数以万计的潜在化合物进行计算机快速筛选,从而大幅缩短筛选周期提高筛选命中率,从而加速新药研发成功并快速进入临床,从而为人类疾病提供更丰富的治疗方案,新药销售也为制药公司创造更多商业价值。

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