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文档名称 体系结构实践论文 版本4.

0 文档状态 [ ] 草稿 [ ] 正在修改 [ √ ] 正式发布 撰写刘晓t、罗为、胡聪 日期2006-06-22 指导张晨曦 日期2006-06-22 今天成就梦想 ----超级计算机研习论文 There'

s no dark in the world, Only a failure to see. 修订历史记录 日期版本撰写说明2006-06-13 1.0 刘晓t、罗为、胡聪 撰写草稿 2006-06-18 2.0 刘晓t、罗为、胡聪 正在修改 2006-06-20 3.0 刘晓t、罗为、胡聪 正在修改 2006-06-22 4.0 刘晓t、罗为、胡聪 正式发布 目录1. 梦想飞跃 超级计算机理念

5 2. 应运而生 超级计算机产生

6 3. 风雨兼程 超级计算机优缺点汇总

7 3.1 为优秀而存在

7 3.1.1 火箭速度

7 3.1.2 海量存储

8 3.2 美玉有瑕

9 3.2.1 造价高

9 3.2.2 用户界面使用不方便

9 3.2.3 工程设计困难

10 4. 大显身手 超级计算机应用

11 4.1 宝剑出鞘 应用特点

11 4.1.1 机群系统成为主流

11 4.1.2 商用标准互连占上风

11 4.1.3 工业、科研和学术仍是主要应用领域

11 4.2 英雄用武之地 应用领域

13 4.2.1 气象预报上的应用

13 4.2.2 整治环境污染上的应用

15 4.2.3 超级计算机在医学上的应用

16 4.2.4 超级计算机与地震预报

18 4.2.5 虚拟现实

19 4.2.6 超级计算机在影视动画上的应用

21 5. 追求卓越 超级计算机新发展

23 5.1 高性能计算机群 以戴尔为首

23 5.2 性能提升猛、更新速度快

24 5.3 美国的霸主地位不可动摇 中国超级计算机业稳步发展

24 5.4 IBM 占据半壁江山 Intel 处理器风光无限

25 6. 参考文献

31 7. 附录

34 梦想飞跃 超级计算机理念 工程计算、新药设计、生物基因、船舶工程、地质勘探、海洋工程、气象气候、地震预报、城市建设、核爆模拟、石油物探、航空航天、材料工程、环境科学,所有这些,在越来越庞大的数据库面前,普通PC已经明显不足, 随着现代计算机技术的飞速发展和革新,计算机被广泛的应用到我们现实生活中的各个领域.可以这样说,计算机技术的发展是人类历史发展过程中继工业革命后又一次巨大的飞跃.这个看似简单的0和1的世界,它正在悄悄地改变着我们的生活,超级计算机也就是在这样一个特殊时代背景下产生的.大家也许对于超级计算机这个名词还很陌生.到底什么是超级计算机呢?它给我们的社会又将带来怎样的变化呢? 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.它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. 应运而生 超级计算机产生 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.在应用方面,超级计算机也在气象预报、城市防灾、环保、工业工程(比如说汽车碰撞的模拟、飞机船舶的设计、特大型工程的抗震能力评估等等)领域里小试牛刀. 其实,在超级计算机出现之前,普通计算机已经在上述各个领域服务了很长一段时间,但是效果一直差强人意.无论上述哪个领域,都离不开计算模拟、模型建立、科学计算、数据处理等过程.但这其中涉及的计算公式复杂,计算量大,时效性强,人工根本无法完成,即便用一般计算机也需要数月甚至几年、几十年的时间,而且在精准度方面,也不太理想.为了满足速度和容量的要求,我们必须借助具有更强功能、更快速度、更高安全性能的计算机.超级计算机也就在这个时候适时的出现了. 目前最新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. 正是因为有了具备如此强大的科学计算能力、事务处理能力、信息服务能力以及庞大的存储空间的超级计算机的出现,人们的目光纷纷投向了超级计算机,各个领域的发展注入了新的活力. 风雨兼程 超级计算机优缺点汇总 为优秀而存在 超级计算机指的是能够进行大规模、超速运算的计算机.一句简单的定义就揭示出超级计算机最显著的两个优点:运算速度极快,海量存储. 超级计算机1970年出现,80年代初在美国迅速发展.现在,超级计算机被日本和美国等多个国家列入国家级科研项目.随着研究的逐步深入和超级计算机在各个不同领域里投入应用,其优点愈来愈明显. 火箭速度 超级计算机的运算速度非常之快,新一代的超级刀片计算机的理论运算速度可超过每秒100万亿次浮点.如果把普通计算机的运算速度比喻成人走路的速度,那么超级计算机就达到了火箭的速度. 如果看了上图还觉得不具体,请看下面一组数据:我们以每秒10万亿运算的超级计算机为例. 它可在20秒钟内实时完成1万个5000万瓦以上的并网发电机组和22万伏变电站构成的全国电网的电力安全评估;

可在10分钟内完成上海证券交易所10年的1000多支股票交易信息的200种证券指数的计算;

能在1小时内同时完成4次36小时的中国周边、北方大部、北京周边、北京市的2008年奥运会需要的气象预报计算,包括风向、风速、温度、湿度等,精度1公里,即精确到每个奥运会场馆;

2小时内,可以同时完成20次以上上海黄浦江过江隧道三维结构的地震数值分析的计算. 正因为超级计算机具有如此巨大的数值计算和数据处理能力,它被广泛地应用于国民经济、国防建设和科技发展中具有深远影响的重大课题,如石油勘探、地震预测和预报、气候模拟和大范围天气预报、新型武器设计、核武器系统的研究模拟、航空航天飞行器、卫星图像处理、天体和地球科学、实时电影动画系统及虚拟现实系统等等. 2004年9月1日中国科学院计算机网络信息中心超级计算机中心深腾6800并行计算机系统支持中国科学院力学研究所、中国地震局分析预报中心研究员尹祥础领导的课题组,完成了中国大陆的加卸载响应比空间扫描.这次扫描采用了半径分别为R=100, 200,300, 400Km的圆形空间窗, 扫描步长仅为0.125度.如果以这样的扫描精度在微机上进行计算,估计至少要一个星期才能完成.而在超级计算机上,则花费不足4个小时即得到所需结果.而且根据扫描的结果预测的地震精准度仅偏差0.1级. 在气象预报方面,由于受限于分辨率,气象预报的准确度不够理想.我们可以通过提高分辨率、采用更逼近真实大气复杂物理过程的模式这两种方式来提高气象预报的准确度,但这两种方式会带来计算量的猛增.此外,随着计算网格密度的增加,计算量也将成几何级数增加.据测算,网格的密度提高一倍,计算量要提高16倍.普通并行计算机根本无法胜任,我们必须借助具有更强功能、更快速度、更高安全性的超级计算机,引进其核心的高性能计算资源、技术和方法,开展对气象数值预报技术的创新研究,在卫星雷达资料分析同化技术、高分辨率动力模式设计、物理过程参........