高性能计算机的发展现状

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高性能计算经历了自1946年第一台真正意义上的电子计算机ENIAC的诞生,20世纪50年代巨型机萌芽时期诞生的CDC6600被公认为世界上第一台超级计算机,之后向量计算机时代 (代表机型:Cray Research公司的Cray-1、NEC公司的SX-3)、大规模并行处理机时代 (代表机型:Cray Research公司的Cray T3E、IBM公司的IBM SP2),以及目前我们所处的集群时代 (代表机型:美国UC Berkeley大学的NOW项目和NASA的Beowulf项目),如图1所示。

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图1 高性能计算机的发展历史及相关应用

相应的,高性能计算机的发展已先后经历了五代,即早期的单处理器巨型机、向量处理系统、大规模并行处理系统、共享内存处理系统和机群系统。目前新建的高性能计算机大都使用机群式结构,只不过在具体采用的节点机型、拓扑结构及互连技术会有所不同。机群式高性能计算机系统具有结构灵活、通用性强、安全性高、易于扩展、高可用性和高性价比等诸多优点。

我国自行研制的亿次(1983年)、10亿次(1992年)、百亿次(1997年)巨型计算机(高性能计算机)银河-1、银河-2、银河-3先后在国防科学技术大学问世。其中,银河—1高性能 计算机的问世表明中国已成为继美、日之后能够独立设计和制造巨型机的国家;银河—2填补了我国面向大型科学工程计算和大规模数据处理并行巨型机的空白,使我国成为世界少数几个能够发布中期数值天气预报的国家之一;而银河—3高性能计算机的综合技术已达到当时国际先进水平。近年来高性能计算机的性能发展如图2所示。

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图2 高性能计算机的性能发展

高性能计算技术已成为一个国家综合实力的标志。除银河系列外,我国的高性能计算机还有“曙光”系列产品。虽然我国的高性能计算机研制水平名列世界前三,但美国同类机器的最快运算速度已达到13万亿次/秒,日本的高性能计算机最快运算速度也已达到10万亿次/秒(皆为峰值速度)。同时,我国的高性能计算机还存在严重的推广应用问题。