什么是超级计算机？

什么是超级计算机？

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。

随着超级计算机运算速度的迅猛发展，它也被越来越多的应用在工业、科研和学术等领域。我国现阶段超级计算机拥有量为22台（中国内地19台，香港1台，台湾2台），居世界第5位，就拥有量和运算速度在世界上处于领先地位，但就超级计算机的应用领域来说我们和发达国家美国、德国等国家还有较大差距。如何利用超级计算机来为我们的工业、科研和学术等领域服务已经成为我们今后研究发展的一个重要课题。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。我国超级计算机及其应用的发展为我国走科技强国之路提供了坚实的基础和保证。

超级计算机技术

超级计算机技术已不再是一个新鲜的话题，美国IBM、日本NEC、中国曙光都有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。

超级计算机的应用

超级计算机是计算机中功能最强、运算速度最快、存储容量最大的一类计算机，多用于国家高科技领域和尖端技术研究，是国家科技发展水平和综合国力的重要标志。

作为高科技发展的要素，超级计算机早已成为世界各国经济和国防方面的竞争利器。经过我国科技工作者几十年不懈地努力, 我国的高性能计算机研制水平显著提高，成为继美国、日本之后的第三大高性能计算机研制生产国。

国家863软件专业孵化器（昆明）基地积极加强与由美国国家工程院院士、美国艺术与科学院院士、世界超级涡轮式刀片计算机之父陈世卿博士领衔的超级计算核心技术和科学家团队的合作，计划引进其拥有完全自主知识产权的具有世界领先技术的超级计算机以及相关行业领域的解决方案，利用超级计算机强大的科学计算、事务处理和信息服务能力，借助其提供信息服务的强大引擎或平台，整合资源，协同作业，解决污染整治对算法、方程、建模、模拟等复杂计算的需求。

美国劳伦斯.里蒙国家实验室内，由IBM设计的蓝色基因/L在测试中以每秒 136.8 兆的计算速度记录一个高峰值之后恢复了最高点。IBM称，在一次完整的过程中, 系统应该有两倍的动力,即峰值表现超过 360 teraflops。

　　来自德国和美国的研究人员，每年两次颁布动力最为强大的500个计算机的名单。最近的名单出现在德国海德堡举行的国际超级计算机会议上。这些高端计算机都是由各种奇特的制造方法完成，而不是由标准成分组成的。尽管这样，计算机也可以达到一个极高的速度。

　　过去两年，多数接近最高的500个名单的计算机是由普通的电脑硬盘连同新奇的软件组成。但是现在情况不同了，一些系统开始决定这些排名。举例来说,现在的冠军蓝色基因/L, 是经过特殊设计的系统，同时合并了空前的 65,536 个人处理器,再加之可升级的模版设计。此系统不但比传统的系统更有动力而且也比较紧凑避免了供电不足。IBM 的汤姆斯 J 沃森研究中心设计的被称为BGW的蓝色基因机器是本次500名单中的第二名，这进一步说明了此设计理念的正确性。这一系统与蓝色基因/ L 的模组设计一样，只是有较小的处理器并且只可以记录 91.2 teraflops 峰值处理动力。

　　现在，没有一部在1997年制造的计算机有能力进入最高500名单。高速计算争霸的战争表明：传统计算机处理器与超级处理器的差别。日本政府最近宣布计划赞助一部处理速度高达1000 teraflops- 或 petaflop计算机的发展，希望在2010年之前可以面世.

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。

随着超级计算机运算速度的迅猛发展，它也被越来越多的应用在工业、科研和学术等领域。我国现阶段超级计算机拥有量为22台（中国内地19台，香港1台，台湾2台），居世界第5位，就拥有量和运算速度在世界上处于领先地位，但就超级计算机的应用领域来说我们和发达国家美国、德国等国家还有较大差距。如何利用超级计算机来为我们的工业、科研和学术等领域服务已经成为我们今后研究发展的一个重要课题。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。我国超级计算机及其应用的发展为我国走科技强国之路提供了坚实的基础和保证。

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。超级计算机是速度最快的同时也是最昂贵的计算机系统。

实际上，随着超级计算机处理能力的逐渐增强，超级计算机的规格也一直在扩展。另外，如今市面上销售的许多“现用的”多处理机和并行处理系统的速度能与以往的超级计算机相媲美。超级计算机通常用于特殊的应用领域(比如，预测气或建立核武器爆炸的模型)。它们一般由具有特定分析需求的政府、学术机构、研究团体、公司所拥有，比如Celera Genomics，它绘制人类基因图谱。

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。

Pittsburgh Supercomputing Center在(美)国家科学基金会的资助下构建世界上最强大的计算机。他们使用Cpmpaq 计算机构建“太级”系统。太级是指超过每秒万亿次浮点运算的计算能力。该系统由682台Compaq AlphaServer服务器组成，每台服务器都含有4个内置在Compaq计算机中的Alpha微处理器。该系统将用于公共目的。其应用领域包括在药物研制中进行非常有用的蛋白质结构和动力学分析、暴风雨气预报、地震建模和全球气候变化建模。

按照Cray Inc.的说法，计算模拟如今已作为补充理论和实验的第三科学要素被广泛接受。Cray是最早的超级计算机制造商之一。在20世纪90年代早期Digital Equipment(现为Compaq所有)设法在单个的Alpha处理器上进行Cray超级计算机的设计。近来，Cray以崭新的面貌开始以科学和新产品研制开发超级计算系统。Cray systems 推动了计算物理、工程、环境重大突破。

国际上通常将计算机划分为大型机、小型机、个人计算机、巨型机、小巨型机和工作站六类。
巨型（亦称超级）计算机是计算机中功能最强、运算速度最快、存储容量最大和价格最贵的一类计算机。多用于国家高科技领域和国防尖端技术的研究，如核武器设计、核爆炸模拟、反导弹武器系统、空间技术、空气动力学、大范围气象预报、石油地质勘探等。具有代表性的产品有1987年由美国Cray公司研制的Cray-3，其计算速度可达几十亿次／秒。1998年IBM公司开发出被称为“蓝色太平洋”的超级计算机，每秒能进行3.9万亿次浮点运算。2002年日本研制出目前世界上运行速度最快的超级计算机“地球模拟器”，运算速度高达每秒40万亿次浮点结果。
超级计算机通常分为6种实际机器模型：单指令多数据流（SIMD）机，并行向量处理机（PVP），对称多处理机（SMP），大规模并行处理机（MPP），工作站群（COW），以及分布共享存储器（DSM）多处理机。
金院士：“计算机速度的提高主要有两个渠道。一是把元器件的频率速度提上去；再一条路就是采用一些并行的措施，采用多机系统。这道理是很简单的，一台机器不够，两台，两台不够十台、一百台、一千台，甚至上万台。就跟人的工作是一样的。一个人工作干不了就两个人干、一百个人干、一千个人干。但是要做到这件事情要有很多条件，并不是一百台计算机把他集合起来就行了，就跟人工作是一样的。人工作，人与人之间要有交流需要有讲通，需要有信息的来往。就必须有一个高速度的互联网络，把几百台、几千台计算机连在一起，让所有的计算机能够互相讲通，能够互通消息，有组织、有调度。有了这些条件，这一群计算机就可以联合工作了。”
在硬件结构方面，超级计算机的机身，往往不是一个，而是一群；所占的地方，往往不是一点，而是一片。有不少超级计算机是庞然大物。例如[ASCI 紫色]计算机重一百九十七吨，体积相当于两百个电冰箱的大小；里面有二百五十多公里长的光纤和铜制的电缆，具有超强的存储功能。
微处理器，或者叫微处理芯片，相当于计算机的大脑。现在，单个的芯片的速度远远达不到超级计算机的运算速度，那么超级计算机速度从何而来呢？是通过联合使用大量芯片而创造的。有些超级计算机干脆就是由一大批个人计算机组成的计算机群。这采用的是“蚂蚁雄兵”的战略。 IBM公司超级计算机部门的副总裁戴维•图瑞克表示，超级计算机其实是一组组的计算机经由软件结合起来，步调一致，能象一台计算机一样的运作。
一台个人计算机一般有一两个微处理芯片，相比之下，超级计算机“白色”使用了8000多个处理器，协同动作。而NEC，也就是日本电气公司研制的“地球模拟器”呢，采用了常见的平行架构，使用了5000多个处理器。“蓝色基因”将使用十三万个IBM 最先进的Power5 微处理器。[ASCI 紫色]计算机使用大约一万两千六百个IBM 新型芯片，微处理器那么多，难免有的处理器会失灵。IBM的专家纳尔逊说，新的计算机系统将能自动绕过失灵的部件。纳尔逊说： “最大的挑战是，制造一台可以自己管理自己的计算机。我们必须研制出可以监督每个芯片健康状况的软件。在出现问题的时候，可以通过备用芯片或者叫候补芯片来完成任务，而不必关机更换芯片卡。”
除了处理信息的速度问题，还有信息的传送速度问题。也就是说，需要有足够的信息及时传过来以便让处理器来处理，否则处理器就会停工待料。如果超级计算机不能很快地从记忆里提取数据，那么超速处理的能力也就没用了。田纳西大学的超级计算机专家唐加拉说，发展‘快速提取’来支持‘高速运作’，是IBM面临的一个挑战。唐加拉说： “这个挑战是，要在计算机内设立一个网络，让所有的数据快速沟通，从而使处理器工作的时候不必等待。目前，制造高性能计算机的关键障碍在于解决数据传输的瓶颈问题。”
名列前茅的超级计算机的造价如何呢？最近IBM 和美国能源部签订的制造超级计算机的合同，价值两亿九千万美元。而NEC 的“地球模拟器”，造价是4亿美元。为什么美国的两台更先进的超级计算机的造价，比日本的这一台超级计算机还要低呢？这是因为日本的超级计算机使用的处理器是专门为超级计算机设计的，所以比较贵。而美国的超级计算机使用的处理器是能在商业上通用的，能大批量生产的，因此比较便宜。所以，2002年4 月，当NEC从美国手中夺走超级计算机冠军称号之后，有的美国学者不甘示弱，强调在评比超级计算机的时候不能只看运算速度，更要看工作效率和性能价格比。

超级计算机
什么是超级计算机？

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。

随着超级计算机运算速度的迅猛发展，它也被越来越多的应用在工业、科研和学术等领域。我国现阶段超级计算机拥有量为22台（中国内地19台，香港1台，台湾2台），居世界第5位，就拥有量和运算速度在世界上处于领先地位，但就超级计算机的应用领域来说我们和发达国家美国、德国等国家还有较大差距。如何利用超级计算机来为我们的工业、科研和学术等领域服务已经成为我们今后研究发展的一个重要课题。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。我国超级计算机及其应用的发展为我国走科技强国之路提供了坚实的基础和保证。

详见
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什么是超级计算机？

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。

随着超级计算机运算速度的迅猛发展，它也被越来越多的应用在工业、科研和学术等领域。我国现阶段超级计算机拥有量为22台（中国内地19台，香港1台，台湾2台），居世界第5位，就拥有量和运算速度在世界上处于领先地位，但就超级计算机的应用领域来说我们和发达国家美国、德国等国家还有较大差距。如何利用超级计算机来为我们的工业、科研和学术等领域服务已经成为我们今后研究发展的一个重要课题。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。我国超级计算机及其应用的发展为我国走科技强国之路提供了坚实的基础和保证。